Die Forschungsgruppe "Neural Information Flow" optimiert neuen Calcium-Indikator für C. elegans

Die Forschungsgruppe "Neural Information Flow" am Max-Planck-Institut für Neurobiologie des Verhaltens – caesar in Bonn hat erfolgreich einen verbesserten genetisch kodierten Calcium-Indikator namens GCaMP8f für den Einsatz im Modellorganismus Caenorhabditis elegans angepasst. Diese Innovation ermöglicht eine beispiellose Geschwindigkeit und Präzision bei der Messung intrazellulärer Calcium-Dynamiken in Muskeln und Neuronen.

Unter der Leitung von Dr. Monika Scholz entwickelte das Team mehrere Stämme von C. elegans, die GCaMP8f exprimieren. Im Vergleich zu früheren Indikatoren zeigt GCaMP8f eine größere Helligkeit bei Calcium-Bindung, schnellere Reaktionszeiten und stört nicht die natürlichen Kontraktionsmuster des Pharynx. Diese Innovation ermöglicht eine beispiellose Geschwindigkeit und Präzision bei der Messung intrazellulärer Calcium-Dynamiken in Muskeln und Neuronen.

"Die verbesserte Sensitivität und Geschwindigkeit von GCaMP8f ermöglichen es uns, neuronale Aktivitäten und Muskelbewegungen präziser denn je zu beobachten", erklärt Dr. Liu. "Dies wird uns helfen, die grundlegenden Mechanismen der Signalverarbeitung und Verhaltenskoordinierung in Nervensystemen besser zu verstehen."

Das Team validierte den neuen Indikator durch Messungen der pharyngealen Muskelaktivität und der Aktivität von Mechanorezeptorneuronen. Sie konnten selbst bei kleinen Stimulusamplituden deutliche Calcium-Signale nachweisen. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial von GCaMP8f als leistungsfähiges Werkzeug für die Forschung an C. elegans und könnten möglicherweise seine Verwendung in anderen Organismen inspirieren. Dieser empfindliche Indikator wird neue Einblicke in die neuronale Kontrolle von Verhalten ermöglichen und die Forschung in der Neuroethologie wesentlich voranbringen.

Die vollständige Studie wurde in der Zeitschrift Genetics veröffentlicht.

[Jun Liu, Elsa Bonnard, Monika Scholz, "Adapting and optimizing GCaMP8f for use in Caenorhabditis elegans", Genetics, Band 228, Ausgabe 2, Oktober 2024, iyae12]