Fura-2

Qué es Fura-2

Fura-2 es un ácido aminopolicarboxílico fluorescente diseñado para detectar variaciones en la concentración de calcio iónico ([Ca²⁺]) en el interior de las células. Su nombre procede de la contracción del heterociclo furano, cuyo anillo forma parte de la molécula, y el número 2 lo distingue de otros compuestos de la misma serie. La fórmula molecular es C₂₉H₂₂N₃O₁₄K₅ y su peso molecular ronda los 832 Da.

Roger Tsien, Grzegorz Grynkiewicz y Martin Poenie publicaron su síntesis en 1985 en el Journal of Biological Chemistry. El compuesto nació como sucesor de quin-2, un indicador cálcico anterior cuya fluorescencia resultaba demasiado débil para trabajar con células individuales. Fura-2 corregía esa limitación con una intensidad de emisión hasta treinta veces mayor y una selectividad por el calcio notablemente superior frente a otros cationes divalentes. Tsien recibiría el Premio Nobel de Química en 2008, aunque por un trabajo posterior sobre la proteína verde fluorescente (GFP).

Fundamento ratiométrico

Lo que distingue a Fura-2 de otros indicadores cálcicos es que no mide la intensidad de fluorescencia a una sola longitud de onda, sino la proporción (ratio) entre las emisiones obtenidas al excitar la muestra a 340 nm y a 380 nm. Cuando el calcio se une a la molécula, el máximo de excitación se desplaza de 363 nm (forma libre) a 335 nm (forma saturada), mientras que la emisión permanece estable en torno a 510 nm.

Esa doble lectura cancela artefactos que comprometerían una medición convencional: diferencias en la carga de colorante entre células, pérdida progresiva de la sonda por fuga a través de la membrana, fotodegradación y variaciones en el grosor celular. Gracias a ello, Fura-2 permite registrar la dinámica del calcio durante periodos de hasta una hora sin pérdida significativa de señal.

Carga celular y forma AM

En su forma libre, Fura-2 es una molécula cargada negativamente que no atraviesa las membranas lipídicas. Para introducirlo en las células se recurre al éster de acetoximetilo (Fura-2/AM), una variante lipófila que penetra la bicapa sin necesidad de inyección ni electroporación. Ya dentro del citoplasma, las esterasas celulares escinden los grupos acetoximetilo, liberan la forma activa del indicador y la atrapan en el interior, puesto que la molécula resultante vuelve a ser impermeable.

No es un proceso perfecto. Parte de la sonda puede quedar retenida en compartimentos intracelulares como mitocondrias o retículo endoplásmico, generando señal fuera del citoplasma. También puede ser expulsada por transportadores aniónicos de membrana, un problema que generaciones posteriores de indicadores (Cal-520, Cal-590) han atenuado.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se llama «Fura-2» y no simplemente «furano»?

El prefijo «fura-» alude al anillo de furano presente en la estructura del cromóforo, pero la molécula completa es mucho más que un furano: contiene un esqueleto quelante de tipo BAPTA con cuatro grupos carboxilato que coordinan el calcio. El sufijo «-2» la diferencia de otros compuestos de la serie, como fura-4F o fura-FF, que tienen afinidades por el calcio distintas para adaptarse a rangos de concentración diferentes.

¿Sigue siendo útil cuarenta años después de su introducción?

Sí. Existen indicadores más recientes con mejor retención intracelular o mayor brillo, pero Fura-2 conserva una ventaja difícil de igualar: la medición ratiométrica a dos longitudes de onda de excitación, que proporciona valores absolutos de concentración de calcio con menor dependencia de las condiciones experimentales.

¿La medición con Fura-2 altera la fisiología celular?

A concentraciones excesivas, cualquier quelante de calcio puede amortiguar las oscilaciones iónicas que intenta medir. Se trabaja habitualmente con concentraciones bajas (1-5 μM) para minimizar esa interferencia, y la constante de disociación de Fura-2 (Kd ~ 224 nM a 37 °C) se sitúa dentro del rango fisiológico del calcio citosólico en reposo.

Referencias

1. Grynkiewicz G, Poenie M, Tsien RY. A new generation of Ca²⁺ indicators with greatly improved fluorescence properties. J Biol Chem. 1985;260(6):3440-3450. Disponible en: PubMed
2. Thermo Fisher Scientific. Fura-2 Calcium Indicator. Ficha de producto e información técnica. Disponible en: Thermo Fisher Scientific
3. Bhatt DH, Zhang S, Bhatt D. Calcium Imaging of Cortical Neurons using Fura-2 AM. J Vis Exp. 2009;(23):1067. Disponible en: PMC
4. Bhardwaj R, Bhardwaj A. Democratizing calcium visualization. J Biol Chem. 2021;297(4):101210. Disponible en: PMC