Genetically Encoded Biosensors Unveil Neuronal Injury Dynamics via Multichromatic ATP and Calcium Imaging

轴突切开术 细胞外 胞浆 钙显像 体内 细胞内 化学 生物物理学 钙信号传导 生物化学 细胞生物学 生物 再生(生物学) 有机化学 生物技术
作者
Asal Ghaffari Zaki,Esra Nur Yi̇ği̇t,Mehmet Şerif Aydın,Emre Vatandaşlar,Gürkan Öztürk,Emrah Eroğlu
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:9 (3): 1261-1271 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acssensors.3c02111
摘要

When a cell sustains damage, it liberates cytosolic ATP, which can serve as an injury signal, affecting neighboring cells. This study presents a methodological approach that employs in vitro axotomy and in vivo laser ablation to simulate cellular injury. Specially tailored biosensors are employed to monitor ATP dynamics and calcium transients in injured cells and their surroundings. To simultaneously visualize extracellular and cytosolic ATP, we developed bicistronic constructs featuring GRABATP1.0 and MaLionR biosensors alongside the calcium sensor RCaMP, enabling multiparametric imaging. In addition to transducing primary neuron cultures, we developed another method where we cocultured dorsal root ganglion neurons together with specialized "sniffer" cell lines expressing the bicistronic biosensors. Exploiting these approaches, we successfully demonstrated the release of ATP from the injured neurons and its extracellular diffusion in response to cellular injury in vitro and in vivo. Axotomy triggered intracellular calcium mobilization not only in the injured neuron but also in the intact neighboring cells, providing new insights into ATP's role as an injury signal. The tools developed in this study have demonstrated remarkable efficiency in unraveling the intricacies of ATP-mediated injury signaling.
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