金属离子传感器和检测金属离子的方法与流程

技术特征：
1.一种多肽金属离子传感器，所述多肽金属离子传感器包含具有异源金属离子结合位点的工程化红色荧光多肽，所述异源金属离子结合位点包括多个带负电荷的残基，所述多个带负电荷的残基在结合至其的金属离子的存在下包括五角双锥几何学取向的多个羧基氧，并且其中所述异源金属离子结合位点与所述工程化红色荧光多肽的发色团区域协作相互作用，使得当所述多肽金属离子传感器不具有结合至其的金属离子时它发出第一荧光信号，并且当所述多肽金属离子传感器具有结合至其的金属离子时它发出第二荧光信号，其中所述第一荧光信号和所述第二荧光信号是可区分地可检测的，其中所述多肽金属离子传感器具有至少10s-1的对所述金属离子的koff值，其中所述工程化红色荧光多肽的氨基酸序列为SEQIDNo:41-45、48或56。2.根据权利要求1所述的多肽金属离子传感器，其中所述多肽金属离子传感器被缀合到特异性识别细胞的结构特征的至少一个靶向多肽基序。3.根据权利要求2所述的多肽金属离子传感器，其中所述至少一个靶向多肽基序特异性识别细胞的内质网或肌质网的靶组分。4.根据权利要求2-3的任一项所述的多肽金属离子传感器，其中所述至少一个靶向多肽基序的序列选自SEQIDNO：64、76-78和序列KDEL。5.根据权利要求1所述的多肽金属离子传感器，其中所述异源金属离子结合位点特异性结合选自由以下组成的组的金属离子：钙、铅、钆、镧、铽、锑、锶、镁、汞和镉。6.根据权利要求1所述的多肽金属离子传感器，其中所述第一荧光信号和所述第二荧光信号在强度、波长和寿命中的至少一个中不同。7.一种重组核酸，所述重组核酸的核苷酸序列将多肽金属离子传感器编码成选自由SEQIDNO：41-45、48和56组成的组的氨基酸序列。8.一种重组核酸，所述重组核酸的核苷酸序列是SEQIDNO:7、8、9、17-18或31。9.根据权利要求7或8所述的重组核酸，其中所述重组核酸可操作地插入到表达载体核酸序列中。10.根据权利要求9所述的重组核酸，其中所述重组核酸在细胞内。11.一种检测生物样品中的金属离子的方法，所述方法包括：(i)提供多肽金属离子传感器，所述多肽金属离子传感器为：具有异源金属离子结合位点的工程化红色荧光多肽，所述异源金属离子结合位点包括多个带负电荷的残基，所述多个带负电荷的残基在结合至其的金属离子的存在下包括五角双锥几何学取向的多个羧基氧，并且其中所述异源金属离子结合位点与所述工程化红色荧光多肽的发色团区域协作相互作用，使得当所述多肽金属离子传感器不具有结合至其的金属离子时它发出第一荧光信号，并且当所述多肽金属离子传感器具有结合至其的金属离子时它发出第二荧光信号，其中所述第一荧光信号和所述第二荧光信号是可区分地可检测的，其中所述多肽金属离子传感器具有至少10s-1的对所述金属离子的koff值，其中所述工程化红色荧光多肽的氨基酸序列为SEQIDNo:41-45、48或56；(ii)将所述多肽金属离子传感器或具有编码所述多肽金属离子传感器的核酸序列的表达载体递送至生物样品中；(iii)检测由所述多肽金属离子传感器发出的第一荧光信号；(iv)在所述生物样品中产生生理或细胞变化；(v)检测在步骤(iv)之后由所述多肽金属离子传感器发出的第二荧光信号；以及(vi)比较所述第一荧光信号和所述第二荧光信号，其中在所述第一荧光信号和所述第二荧光信号之间在波长、强度和寿命中的至少一个中的比率变化指示所述生物样品中金属离子的释放速率或细胞内浓度的变化。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述信号强度中的比率变化提供了所述生物样品中的金属离子的定量测量。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述生物样品是动物或人受试者的细胞或组织或从动物或人受试者中分离的细胞或组织。14.根据权利要求11所述的方法，其中当金属离子结合到所述多肽金属离子传感器时所产生的荧光信号用于生成图像。