Warum kann Fura-2 Zellmembranen nicht durchdringen?

Die Einschränkungen von Fura-2 beim Durchdringen von Zellmembranen verstehen

Fura-2 ist ein weit verbreiteter fluoreszierender Kalziumindikator, insbesondere im Bereich der Zellbiologie zur Messung intrazellulärer Kalziumkonzentrationen ([Ca ²⁺ ] _i ). Trotz seiner weit verbreiteten Anwendung ist Fura-2 aufgrund seiner chemischen Struktur und Eigenschaften nicht in der Lage, Zellmembranen zu durchdringen.

Hauptgründe

• Ladung: Fura-2 ist bei physiologischem pH-Wert ein negativ geladenes Molekül. Die Zellmembran besteht aus einer Lipiddoppelschicht, die hydrophob ist und geladene und polare Moleküle abstößt, wodurch ihre passive Diffusion durch die Membran verhindert wird.
• Größe: Fura-2 ist relativ groß, was seine Fähigkeit zur passiven Diffusion durch die Lipiddoppelschicht von Zellmembranen weiter einschränkt.
• Hydrophilie: Da Fura-2 hydrophil ist, interagiert es nicht günstig mit dem hydrophoben Kern der Zellmembran, was seine Fähigkeit, ohne Hilfe in Zellen einzudringen, einschränkt.

Um diese Einschränkung zu umgehen, wird ein Derivat von Fura-2 verwendet, das als Fura-2 AM (Acetoxymethylester) bekannt ist. Fura-2 AM ist eine membrandurchlässige veresterte Form von Fura-2. Sobald es sich in der Zelle befindet, spalten zelluläre Esterasen die Esterbindungen und wandeln Fura-2 AM wieder in die geladene, membranundurchlässige Form von Fura-2 um, wodurch es in der Zelle eingeschlossen wird. Dieser Prozess ermöglicht die effektive Messung intrazellulärer Kalziumwerte mithilfe von Fura-2.