РоГФП
| Чувствительный к восстановлению-окислению зеленый флуоресцентный белок (roGFP) | |
|---|---|
 Окисленная и восстановленная формы редокс-чувствительного зеленого флуоресцентного белка 1-R7 (roGFP1-R7). [1] | |
| Идентификаторы | |
| Символ | roGFP |
| ПДБ | 1JC1 |
Чувствительный к восстановлению-окислению зеленый флуоресцентный белок ( roGFP ) представляет собой зеленый флуоресцентный белок, чувствительный к изменениям в местной окислительно-восстановительной среде. roGFPs используются в качестве окислительно - восстановительных биосенсоров .
В 2004 году исследователи из лаборатории С. Джеймса Ремингтона в Университете Орегона создали первые roGFP, введя два цистеина в структуру бета-цилиндра GFP. Полученный сконструированный белок может существовать в двух разных степенях окисления (восстановленный дитиол или окисленный дисульфид ), каждая из которых имеет разные флуоресцентные свойства. [2]
Первоначально члены лаборатории Ремингтона опубликовали шесть версий roGFP, получивших название roGFP1-6 (более подробную информацию о структуре см. ниже). Различные группы исследователей вводили цистеины в разные места молекулы GFP, обычно обнаруживая, что цистеины , введенные в позиции аминокислот 147 и 204, давали наиболее надежные результаты. [3]
roGFP часто генетически кодируются в клетках для in vivo визуализации окислительно-восстановительного потенциала . В клетках roGFPs обычно можно модифицировать с помощью окислительно-восстановительных ферментов, таких как глутаредоксин или тиоредоксин . roGFP2 преимущественно взаимодействует с глутаредоксинами и, следовательно, сообщает о клеточного глутатиона окислительно-восстановительном потенциале . [4]
Были предприняты различные попытки создать roGFP, более подходящие для визуализации живых клеток. В частности, замена трех положительно заряженных аминокислот, соседних с дисульфидом, в roGFP1 резко улучшает скорость ответа roGFP на физиологически значимые изменения окислительно-восстановительного потенциала. Полученные варианты roGFP, получившие названия от roGFP1-R1 до roGFP1-R14, гораздо более подходят для визуализации живых клеток. [1] Вариант roGFP1-R12 использовался для мониторинга окислительно-восстановительного потенциала бактерий и дрожжей. [5] [6] но также и для изучения пространственно организованного окислительно-восстановительного потенциала в живых многоклеточных организмах, таких как модельная нематода C. elegans . [7] Кроме того, roGFPs используются для исследования топологии белков ER или для анализа АФК производить способности химических веществ . [8] [9]
Одно заметное улучшение в отношении roGFPs произошло в 2008 году, когда специфичность roGFP2 в отношении глутатиона была еще больше увеличена за счет его связывания с глутаредоксином 1 человека (Grx1). [10] Экспрессируя сенсоры слияния Grx1-roGFP в представляющем интерес организме и/или нацелив белок на клеточный компартмент, можно измерить окислительно глутатиона -восстановительный потенциал в конкретном клеточном компартменте в режиме реального времени и, следовательно, обеспечить большие преимущества по сравнению с другими инвазивные статические методы, например, ВЭЖХ .
Учитывая разнообразие roGFP, были предприняты некоторые усилия по сравнению их эффективности. Например, члены группы Хавьера Апфельда в 2020 году опубликовали метод, описывающий «подходящие диапазоны» различных roGFP, определяемые тем, насколько чувствителен каждый датчик к экспериментальному шуму в различных окислительно-восстановительных условиях. [11]
Виды roGFP
[ редактировать ]See Kostyulk 2020 [12] для более полного обзора различных окислительно-восстановительных датчиков.
| Имя | Аналит | Цитирование |
|---|---|---|
| roGFP1-roGFP6 | Э ГШ | [2] |
| Семейство roGFP1_Rx | Э ГШ | [1] |
| Семейство roGFP1-iX | Э ГШ | [13] |
| Grx1-roGFP2 | Э ГШ | [10] |
| Mrx1-roGFP2 | Э МСХ | [14] |
| Brx-roGFP2 | Э БШ | [15] |
| Tpx-roGFP2 | Э Т(Ш)2 | [16] |
| Orp1-roGFP2 | H2O2 | [17] |
| roGFP2-Tsa2DCR | H2O2 | [18] |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с Cannon MB, Remington SJ (январь 2006 г.). «Реконструкция редокс-чувствительного зеленого флуоресцентного белка для повышения скорости ответа» . Белковая наука . 15 (1): 45–57. дои : 10.1110/ps.051734306 . ПМЦ 2242357 . ПМИД 16322566 .
- ^ Jump up to: а б Хэнсон Г.Т., Аггелер Р., Оглсби Д., Кэннон М., Капальди Р.А., Цьен Р.Ю., Ремингтон С.Дж. (март 2004 г.). «Исследование окислительно-восстановительного потенциала митохондрий с помощью редокс-чувствительных индикаторов зеленого флуоресцентного белка» . Журнал биологической химии . 279 (13): 13044–53. дои : 10.1074/jbc.M312846200 . ПМИД 14722062 .
- ^ Шварцлендер М., Фрикер М.Д., Мюллер С., Марти Л., Брах Т., Новак Дж. и др. (август 2008 г.). «Конфокальная визуализация окислительно-восстановительного потенциала глутатиона в живых растительных клетках». Журнал микроскопии . 231 (2): 299–316. дои : 10.1111/j.1365-2818.2008.02030.x . ПМИД 18778428 . S2CID 28455264 .
- ^ Мейер А.Дж., Брач Т., Марти Л., Крей С., Руье Н., Жако Дж.П., Хелл Р. (декабрь 2007 г.). «Окислительно-чувствительный GFP в Arabidopsis thaliana является количественным биосенсором окислительно-восстановительного потенциала клеточного окислительно-восстановительного буфера глутатиона» . Заводской журнал . 52 (5): 973–86. дои : 10.1111/j.1365-313X.2007.03280.x . ПМИД 17892447 .
- ^ Лю Дж., Ван З., Кандасами В., Ли С.И., Солем С., Дженсен П.Р. (ноябрь 2017 г.). «Использование дыхательного аппарата для высокопроизводительного производства химических веществ с помощью метаболически модифицированного Lactococcus Lactis» (PDF) . Метаболическая инженерия . 44 : 22–29. дои : 10.1016/j.ymben.2017.09.001 . ПМИД 28890188 . S2CID 23405962 .
- ^ Ю С, Цинь В, Чжуан Г, Чжан Икс, Чэнь Г, Лю В (май 2009 г.). «Мониторинг окислительного стресса и повреждения ДНК, вызванного тяжелыми металлами, у дрожжей, экспрессирующих окислительно-восстановительно-чувствительный зеленый флуоресцентный белок». Современная микробиология . 58 (5): 504–10. дои : 10.1007/s00284-008-9354-y . ПМИД 19184609 .
- ^ Ромеро-Аристисабал С., Маркс Д.С., Фонтана В., Апфельд Дж. (сентябрь 2014 г.). «Регулируемая пространственная организация и чувствительность окисления цитозольных белков у Caenorhabditis elegans» . Природные коммуникации . 5 (1): 5020. Бибкод : 2014NatCo...5.5020R . дои : 10.1038/ncomms6020 . ПМК 4181376 . ПМИД 25262602 .
- ^ Брах Т., Сойк С., Мюллер С., Хинц Г., Хелл Р., Брандицци Ф., Мейер А.Дж. (февраль 2009 г.). «Неинвазивный анализ топологии мембранных белков секреторного пути». Заводской журнал . 57 (3): 534–41. дои : 10.1111/j.1365-313X.2008.03704.x . ПМИД 18939964 .
- ^ Шварцлендер М., Фрикер, доктор медицинских наук, Sweetlove LJ (май 2009 г.). «Мониторинг окислительно-восстановительного состояния митохондрий растений in vivo: влияние ингибиторов дыхания, абиотический стресс и оценка восстановления после окислительного воздействия». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1787 (5): 468–75. дои : 10.1016/j.bbabio.2009.01.020 . ПМИД 19366606 .
- ^ Jump up to: а б Гучер М., Пауло А.Л., Марти Л., Брах Т., Вабниц Г.Х., Самстаг Ю. и др. (июнь 2008 г.). «Визуализация внутриклеточного окислительно-восстановительного потенциала глутатиона в режиме реального времени». Природные методы . 5 (6): 553–9. дои : 10.1038/NMETH.1212 . ПМИД 18469822 . S2CID 8947388 .
- ^ Стэнли Дж. А., Джонсен С.Б., Апфельд Дж. (октябрь 2020 г.). «The SensorOverlord прогнозирует точность измерений с помощью логометрических биосенсоров» . Научные отчеты . 10 (1): 16843. Бибкод : 2020NatSR..1016843S . дои : 10.1038/s41598-020-73987-0 . ПМЦ 7544824 . ПМИД 33033364 .
- ^ Костюк А.И., Панова А.С., Кокова А.Д., Котова Д.А., Мальцев Д.И., Подгорный О.В. и др. (октябрь 2020 г.). «Визуализация in vivo с помощью генетически закодированных окислительно-восстановительных биосенсоров» . Международный журнал молекулярных наук . 21 (21): 8164. doi : 10.3390/ijms21218164 . ПМЦ 7662651 . ПМИД 33142884 .
- ^ Ломан-младший, Ремингтон С.Дж. (август 2008 г.). «Разработка семейства окислительно-восстановительных индикаторов зеленого флуоресцентного белка для использования в относительно окислительной субклеточной среде». Биохимия . 47 (33): 8678–88. дои : 10.1021/bi800498g . ПМИД 18652491 .
- ^ Бхаскар А., Чавла М., Мехта М., Парих П., Чандра П., Бхаве Д. и др. (январь 2014 г.). «Реинжиниринг редокс-чувствительного GFP для измерения окислительно-восстановительного потенциала микотиола микобактерии туберкулеза во время инфекции» . ПЛОС Патогены . 10 (1). Кристофер М. Сассетти (ред.): e1003902. дои : 10.1371/journal.ppat.1003902 . ПМЦ 3907381 . ПМИД 24497832 .
- ^ Лой В.В., Хармс М., Мюллер М., Хуен Н.Т., Гамильтон С.Дж., Хохгрефе Ф. и др. (май 2017 г.). «Визуализация окислительно-восстановительного потенциала бациллитиола в человеческом патогене Staphylococcus aureus в режиме реального времени с использованием генетически закодированного окислительно-восстановительного биосенсора, слитого с бациллиредоксином» . Антиоксиданты и окислительно-восстановительная сигнализация . 26 (15): 835–848. дои : 10.1089/ars.2016.6733 . ПМК 5444506 . ПМИД 27462976 .
- ^ Эберсолл С., Богач М., Гюнтер Л.М., Дик Т.П., Краут-Зигель Р.Л. (январь 2020 г.). «Биосенсор, связанный с трипаредоксином, выявляет митохондриальный метаболизм трипанотиона в трипаносомах» . электронная жизнь . 9 : –53227. дои : 10.7554/eLife.53227 . ПМК 7046469 . ПМИД 32003744 .
- ^ Гучер М., Соботта М.К., Вабниц Г.Х., Балликая С., Мейер А.Дж., Самстаг Ю., Дик Т.П. (ноябрь 2009 г.). «Окисление тиолов белков на основе близости пероксидазами, улавливающими H2O2» . Журнал биологической химии . 284 (46): 31532–40. дои : 10.1074/jbc.M109.059246 . ПМЦ 2797222 . ПМИД 19755417 .
- ^ Морган Б., Ван Лаер К., Овусу Т.Н., Эзериня Д., Пастор-Флорес Д., Ампонса П.С. и др. (июнь 2016 г.). «Мониторинг базального уровня H2O2 в реальном времени с помощью зондов на основе пероксиредоксина». Химическая биология природы . 12 (6): 437–43. дои : 10.1038/nchembio.2067 . ПМИД 27089028 .