$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Techniki opisane tutaj są wynikiem badań, które miały na celu zdefiniowanie dalszych celów sygnałów Ca2+ podczas zdarzeń zachodzących we wczesnym okresie rozwoju, w tym zapłodnienia, gastrulacji, somitogenezy i formowania tułowia, oka, mózgu i narządów. 1-3 Pierwotne odkrycia embrionalnej sygnalizacji Ca2 + zależały od zastosowania naturalnych i zmodyfikowanych wskaźników Ca2 +, takich jak aequorin4 i fura-2. 5 Nawet przy obecnej technologii wykrywanie przejściowych wzrostów Ca2+ wymaga kłopotliwych narzędzi analitycznych i nie ujawnia celów takich sygnałów Ca2+.
To laboratorium bada sygnały Ca2+, które działają poprzez zależne od Ca2+/kalmoduliny (wielofunkcyjne) kinazę białkową znaną jako CaMK-II, enzym wzbogacony w ośrodkowy układ nerwowy i pierwotnie zidentyfikowany jako regulator długotrwałego wzmocnienia. 6 CaMK-II nie jest specyficzny dla mózgu, jest szeroko eksprymowany i wysoce konserwatywny przez cały okres życia i ciała gatunków w całym królestwie zwierząt, w tym bezkręgowców. 7,8 CaMK-II ma unikalną zdolność do podtrzymywania własnej aktywności nawet po obniżeniu poziomu Ca2+ ze względu na zdolność do autofosforylacji w Thr287. W tym stanie autofosforylacji CaMK-II pozostaje aktywny w sposób niezależny odCa2+/CaM, aż do defosforylacji. 6 Tak więc lokalizacja fosforylowanego CaMK-II (Thr287) może zidentyfikować komórki, w których wystąpiły naturalne, istotne podwyższenia Ca2 +.
Przeciwciało przeciwko autofosforylowanemu (P-Thr287) ssakowi CaMK-II zostało dobrze scharakteryzowane i początkowo było używane do lokalizacji aktywowanego CaMK-II w tkance mózgowej. 9 Danio pręgowany (Danio rerio) ma siedem genów CaMK-II10,11, których produkty białkowe zawierają sekwencję MHRQE[pT287]VECLK w tym regionie. 10,11 Ta sekwencja jest bardzo podobna do antygenu fosfopeptydowego użytego do wytworzenia tego króliczego przeciwciała poliklonalnego (MHRQE[pT]VDCLK; Upstate/Millipore) i dlatego nie było całkowitą niespodzianką, że to przeciwciało zareagowało krzyżowo z danio pręgowanym CaMK-II. To laboratorium wykazało, że przeciwciało to reaguje z danio pręgowanym CaMK-II proporcjonalnie do autofosforylacji i aktywności niezależnej odCa2+/CaM. 12 Wykazano również, że dodatkowe panspecyficzne przeciwciała CaMK-II reagują krzyżowo z danio pręgowanym CaMK-II. 13
To przeciwciało zostało użyte do wykazania, że CaMK-II danio pręgowanego jest preferencyjnie aktywowany w komórkach po jednej stronie pęcherzyka Kupffera (KV), narządu rzęskowego niezbędnego do ustalenia asymetrii lewo/prawo. 12 Przeciwciało to wykorzystano do wykazania, że CaMK-II jest przejściowo aktywowany w czterech sąsiednich komórkach po lewej stronie KV podczas dokładnie tej samej fazy rozwojowej, w której określa się położenie narządu. 12 Oprócz pęcherzyka Kupffera (KV), autofosforylowany (P-T287) znajdował się również w określonych miejscach wewnątrzkomórkowych w innych tkankach rzęskowych, w tym w nerkach, nerkach, neuromastach i uchu wewnętrznym. 12,13 W nerce danio pręgowanego P-T287-CaMK-II jest wzbogacony wzdłuż wierzchołkowej granicy rzęskowych komórek przewodowych oraz w obrębie rzęsek kloaki, gdzie wpływa na ich składanie. 13 Wreszcie, w rozwijającym się uchu wewnętrznym, P-T287-CaMK-II jest intensywnie skoncentrowany u podstawy rzęsek i wpływa na różnicowanie komórek poprzez szlak sygnałowy Delta-Notch. 14 Podsumowując, wykrycie aktywowanego CaMK-II wskazało miejsca wewnątrzkomórkowego uwalniania Ca2 + i rzuciło światło na potencjalne nowe szlaki sygnałowe.
Te odkrycia były całkowicie zależne od opracowania czułej i dokładnej metody lokalizacji aktywowanego (P-T 287-autofosforylowanego) CaMK-II. Opisano metody utrwalania i barwienia immunologicznego danio pręgowanego, nerki i ucha wewnętrznego. Opisano również ograniczenia tej techniki. Techniki te powinny być przydatne dla każdego badacza, który chce uzyskać obrazy o wysokiej rozdzielczości w dwóch kanałach fluorescencyjnych nie tylko fosfo-epitopów, ale dowolnego epitopu, podczas wczesnego rozwoju kręgowców.