Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Syretolerant grønt fluorescerende protein til bioimaging

Et skema over udviklingen af ​​Gamillus. Gen af ​​det fluorescerende protein blev klonet fra tentakler af blomsterhattevandmænd, og blev konstrueret til at forbedre den monomere egenskab og lysstyrken. (Blomsterhattevandmændene blev leveret af Mr. Kamoizumi i Kamo Aquarium, Yamagata, Japan.) Kredit:Aquarium and Osaka University

Osaka University-forskere udvikler nyt grønt fluorescerende protein, der kan modstå lavt pH-miljø til billeddannelse af sure organeller

Visualisering af cellulære komponenter og processer på molekylært niveau er vigtigt for at forstå grundlaget for enhver biologisk aktivitet. Fluorescerende proteiner (FP'er) er et af de mest nyttige værktøjer til at undersøge intracellulær molekylær dynamik.

Imidlertid, FP'er har brugsbegrænsninger til billeddannelse i miljøer med lav pH, såsom i sure organeller, inklusive endosomer, lysosomer, og plantevakuoler. I miljøer med pH mindre end 6, de fleste FP'er mister deres lysstyrke og stabilitet på grund af deres neutrale pKa. pKa er mål for syrestyrke; jo mindre pKa er, jo mere surt er stoffet.

"Selvom der er rapporter om flere syretolerante grønne FP'er (GFP'er), de fleste har alvorlige ulemper. Desuden, der er mangel på syre-tolerante GFP'er, der er praktisk anvendelige til bioimaging, " siger Hajime Shinoda, hovedforfatter af en undersøgelse fra Osaka University, der havde til formål at designe syretolerant monomer GFP, der praktisk talt kan anvendes til billeddannelse af levende celler i sure organeller. "I den nuværende undersøgelse, vi udviklede en syre-tolerant GFP. Vi kaldte det Gamillus."

Figur 2. (Venstre) pH-afhængig fluorescensegenskab for Gamillus og EGFP. (Højre) Fluorescensbilleder af HeLa-celler, der udtrykker Gamillus eller EGFP. Gamillus muliggør fluorescensobservation af proteinmigrering til lysosomer forårsaget af makroautofagi. Målestok, 10 μm. Kredit:Osaka University

Gamillus er en GFP klonet fra Olindias formosa (blomsterhattevandmænd) og udviser overlegen syretolerance (pKa=3,4) og næsten dobbelt så meget lysstyrke sammenlignet med de rapporterede GFP'er. Fluorescensspektret er konstant mellem pH 4,5 og 9,0, som falder mellem det intracellulære område i de fleste celletyper. Røntgenkrystallografi (en teknik, der bruges til at bestemme en krystals atomare og molekylære struktur, I dette tilfælde, en Gamillus-krystal) og punktmutagenese tyder på, at syretolerancen af ​​Gamillus tilskrives stabilisering af deprotonering i dens kemiske struktur. Resultaterne blev offentliggjort i Cellekemisk biologi .

"Anvendeligheden af ​​Gamillus som et molekylært tag blev vist af det korrekte lokaliseringsmønster af Gamillus-fusioner i en række cellulære strukturer, herunder dem, der er svære at målrette mod, " siger den tilsvarende forfatter Takeharu Nagai. "Vi mener, at Gamillus kan være et stærkt molekylært værktøj til at undersøge ukendte biologiske fænomener, der involverer sure organeller, såsom autofagi."


Varme artikler