タンパク質分解酵素であるカルパイン3の酵素活性を検出するプローブにより、活性化したカルパイン3を可視化する手法である。生きた骨格筋細胞内でカルパイン3の活性化状態をモニターできるため、時空間的なカルパイン3の酵素学的な性質を明らかにすることができる。
カルパインは基質となるタンパク質を切断するタンパク質分解酵素である。家畜等の動物生体内において10種類以上のカルパインが存在し、受精、細胞分化など多様な生命活動に関与する。カルパインはカルシウムイオンにより活性化されるタンパク質分解酵素であり、タンパク質をアミノ酸レベルにまでバラバラに分解する細胞内の大規模なタンパク質分解システム(オートファジーやユビキチンプロテアソームシステムなど)とは異なり、特異的な基質のみを限定的に切断する。骨格筋が食肉に変換する食肉軟化(熟成)過程において、カルパインが骨格筋細胞内の主要な構造タンパク質を切断することで、骨格筋を食肉としての適度な堅さに変化させ、ペプチドを増加し風味を向上させることがカルパインの作用としてよく知られている。食肉のもととなる骨格筋細胞にはカルパイン3が特異的に発現しており、カルパイン3の酵素活性を喪失すると骨格筋萎縮を引き起こす。そのため、骨格筋が正常に成長・肥大するためには、カルパイン3の酵素活性は必要不可欠である。これまで、酵素学的に活性化したカルパイン3を検出するためには、骨格筋細胞・組織をすりつぶした試料を用い、抗体により検出する方法が一般的である。そのため、単一の細胞レベルでリアルタイムに活性化したカルパイン3をモニターすることが出来ず、いつ、どのような刺激によりカルパイン3が活性化するのかという時空間的な酵素活性制御機構は不明である。
そこで、酵素学的に活性化したカルパイン3を細胞内で検出するためのプローブを開発し、生きた細胞内で活性化したカルパイン3を可視化する。