Флуоресцентные D -аминокислоты

Флуоресцентные D -аминокислоты (FDAAS) являются производными D -аминокислот , клемм которой ковалентно связан с молекулой флуорофора . ^{[ 1 ]} FDAAS включают в бактериальный пептидогликан (PG) в живых бактериях, что приводит к сильной периферической и перегородной маркировке PG, не влияя на рост клеток. Они представлены с их механизмами включения на месте , которые обеспечивают отслеживание по времени новой формы PG. ^{[ 2 ]} На сегодняшний день FDAA были использованы для изучения синтеза клеточной стенки у различных видов бактерий (как граммоположительных, так и грамм-негативных ) с помощью различных методов, таких как микроскопия , масс-спектрометрия , проточная цитометрия .

Структуры и общие свойства

FDAA состоит из D -аминокислоты и флуорофора (в сочетании через аминокислотную боковую цепь). основная цепь Д -аминокислотная необходима для его включения в бактериальный пептидогликан через активность DD -транспептидаз . ^{[ 3 ]} После включения можно использовать методы обнаружения флуоресценции для визуализации местоположения нового образования PG, а также скорости роста. ^{[ 4 ]}

D -аланин является наиболее хорошо изученной D -аминокислотой для развития FDAA, потому что это естественно существующий остаток в бактериальных пептидогликановых структурах. С другой стороны, различные флуорофоры были использованы для применений FDAA, и каждый имеет свои функции. ^{[ 5 ]} Например, FDAA на основе кумарина (HADA) достаточно мал, чтобы проникнуть в бактериальные внешние мембраны и, таким образом, широко используется для грамотрицательных бактериальных исследований; В то время как FDAA на основе TAMRA (TADA) оснащена высокой яркости и фото/термостабилизацией, которая подходит для микроскопии супер-разрешения (используется сильный свет возбуждения). ^{[ 5 ]}

Предлагаемые механизмы включения FDAA

Пептидогликан (PG) представляет собой сетчатую структуру, содержащую полисахариды, сшитые пептидными цепями. ^{[ 6 ]} Пенициллин-связывающие белки ( DD -транспептидазы ), в коротких PBP, распознают PG-пептиды и катализируют реакции сшивания. ^{[ 7 ]} Сообщается, что эти ферменты обладают высокой специфичностью к центру хиральности аминокислотной основы ( D -Хиральный Центр ), но относительно низкую специфичность к структуре боковой цепи. Следовательно, когда присутствуют FDAA, они принимаются PBP для реакций сшивания, что приводит к включению в пептидные цепи PG. При надлежащей концентрации, например, 1-2 мм, маркировка FDAAS не влияет на синтез PG и рост клеток, поскольку только 1-2% пептидных цепей PG помечены FDAA. ^{[ 2 ]}

Приложения

Опубликованные исследования с использованием FDAAS в качестве инструментов включают:

Визуализация бактериальных структур клеточной стенки. ^{[ 2 ]}
Изучение роста бактериальной клеточной стенки. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}
Мониторинг оборота бактериальной клеточной стенки. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}
Количественная оценка бактериальной активности роста клеточной стенки. ^{[ 10 ]}
Анализ антибиотиков анти-клеточной стенки. ^{[ 1 ]}
Скрининг новых антибиотиков антиклеточной стены. ^{[ 11 ]}
Отслеживание активности транпептидазы in vitro. ^{[ 12 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} HSU, Yen-Pang; Бухер, Гаррет; Иган, Александр; Воллмер, Вальдемар; Vannieuwenhze, Michael S. (2019-09-17). «Разработки D -аминокислот как зонды in situ для визуализации бактериального биосинтеза пептидогликана» . Счета химических исследований . 52 (9): 2713–2722. doi : 10.1021/acs.accounts.9b00311 . ISSN 0001-4842 . PMID 31419110 . S2CID 206385813 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Куру, Эркин; Хьюз, Х. Скорость; Браун, Памела Дж.; Холл, Эдвард; Tekkam, Srinivas; Кава, Фелипе; де Педро, Мигель А.; Брун, Ив В.; Vannieuwenhze, Michael S. (2012-12-07). «Исследование in situ недавно синтезированного пептидогликана в живых бактериях с флуоресцентными d -аминокислотами» . Angewandte Chemie International Edition . 51 (50): 12519–12523. doi : 10.1002/anie.201206749 . PMC 3589519 . PMID 23055266 .
^ Куру, Эркин; Радков, Атанас; Мэн, Синь; Иган, Александр; Альварес, Лора; Доусон, Аманда; Бухер, Гаррет; Breukink, Eefjan; Ропер, Дэвид I.; Кава, Фелипе; Vollmer, Waldemar (2019-12-20). «Механизмы включения для зондов D -аминокислот, которые нацелены на биосинтез пептидогликана» . ACS Химическая биология . 14 (12): 2745–2756. doi : 10.1021/acschembio.9b00664 . ISSN 1554-8929 . PMC 6929685 . PMID 31743648 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Радков, Атанас Д.; HSU, Yen-Pang; Бухер, Гаррет; Vannieuwenhze, Michael S. (2018-06-20). «Биосинтез визуализации бактериальной клеточной стенки» . Ежегодный обзор биохимии . 87 (1): 991–1014. doi : 10.1146/annurev-biochem-062917-012921 . ISSN 0066-4154 . PMC 6287495 . PMID 29596002 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} HSU, Yen-Pang; Rititchier, Джонатан; Куру, Эркин; Яблоновски, Джейкоб; Паскик, Эрих; Tekka, Srinivas; Холл, Эдвард; Мерфи, Бреннан; Ли, Тимоти К.; Гарнер, Итан С.; Хуан, Кервин Кейси (2017). «Полная цветовая палитра флуоресцентных D -аминокислот для заготовки бактериальных клеток in situ » Химическая наука 8 (9): 6313–6 Doi : 10.1039/ c7sc01800b ISSN 2041-6 5628581PMC 28989665PMID
^ Воллмер, Вальдемар; Блано, Дидье; Де Педро, Мигель А. (март 2008 г.). «Пептидогликан структура и архитектура» . Обзоры микробиологии FEMS . 32 (2): 149–167. doi : 10.1111/j.1574-6976.2007.00094.x . ISSN 1574-6976 . PMID 18194336 .
^ Тип, Атанасиос; Банзаф, Мануэль; Гросс, Кэрол А.; Воллмер, Уолдемар (февраль 2012 г.). «Из регуляции синтеза пептидогликана к росту бактерий и морфологии» . Nature Reviews Microbiology . 10 (2): 123–136. doi : 10.1038/nrmicro2677 . ISSN 1740-1526 . PMC 5433867 . PMID 22203377 .
^ Boersma, Michael J.; Куру, Эркин; Rittichier, Jonathan T.; Vannieuwenhze, Michael S.; Брун, Ив В.; Винклер, Малкольм Э. (2015-11-01). де Бур, П. (ред.). «Минимальный пептидогликан (PG) оборот у мутантов дикого типа и гидролазы PG и клеточных делений Streptococcus pneumoniae D39 растущие планктонически и в биопленках, относящихся к хозяину» . Журнал бактериологии . 197 (21): 3472–3485. doi : 10.1128/jb.00541-15 . ISSN 0021-9193 . PMC 4621067 . PMID 26303829 .
^ Куру, Эркин; Ламберт, Кэри; Риттихье, Джонатан; До, Роб; Ducret, Adrien; Derouaux, Adeline; Грей, Джо; Бибой, Джейкоб; Воллмер, Вальдемар; Ваннеувенхзе, Майкл; Брун, Ив В. (декабрь 2017 г.). «Флуоресцентные D-аминокислоты выявляют бикклеточные модификации клеточной стенки, важные для хищничества Bdellovibrio Bacteriovorus» . Природная микробиология . 2 (12): 1648–1657. doi : 10.1038/s41564-017-0029-y . ISSN 2058-5276 . PMC 5705579 . PMID 28974693 .
^ Биссон-Фильо, Александр В.; HSU, Yen-Pang; Squyres, Джорджия Р.; Куру, Эркин; WU, Fabai; Jukes, Calum; Это, Йинджи; Деккер, Крест; Холден, Симус; Венеувенхзе, Майкл С.; Брун, Ив В. (2017-02-17). «Наличие на фоне FTSZ FOLAMANTS приводит в движение синтез Петдогликана и деление бактериальных клеток » Наука . 355 (6326): 739–7 Bibcode : 2017sci ... 355..739b Doi : 10.1126/ science.aak9 ISSN 0036-8 5485650PMC 28209898PMID
^ Калп, Элизабет Дж.; Ваглехнер, Николас; Ван, Вэньлиан; Fiebig-Comyn, Aline A.; HSU, Yen-Pang; Котева, Калинка; Сиканта, Дэвид; Coombes, Брайан К.; Ван Ниувенхзе, Майкл С.; Брун, Ив В.; Райт, Джерард Д. (2020-02-27). «Эволюционное открытие антибиотиков, которые ингибируют ремоделирование пептидогликана» . Природа . 578 (7796): 582–587. Bibcode : 2020nater.578..582c . doi : 10.1038/s41586-020-1990-9 . ISSN 0028-0836 . PMID 32051588 . S2CID 211089119 .
^ HSU, Yen-Pang; Холл, Эдвард; Бухер, Гаррет; Мерфи, Бреннан; Радков, Атанас Д.; Яблоновски, Джейкоб; Малкахи, Кейтлин; Альварес, Лора; Кава, Фелипе; Брун, Ив В.; Куру, Эркин (апрель 2019 г.). «Флуорогенные D-аминокислоты обеспечивают мониторинг биосинтеза пептидогликана в реальном времени и высокопроизводительных транспепдирования» . Природная химия . 11 (4): 335–341. Bibcode : 2019natch..11..335h . doi : 10.1038/s41557-019-0217-x . ISSN 1755-4330 . PMC 6444347 . PMID 30804500 .

Внешние ссылки

Сайт FDAA

[:0-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} HSU, Yen-Pang; Бухер, Гаррет; Иган, Александр; Воллмер, Вальдемар; Vannieuwenhze, Michael S. (2019-09-17). «Разработки D -аминокислот как зонды in situ для визуализации бактериального биосинтеза пептидогликана» . Счета химических исследований . 52 (9): 2713–2722. doi : 10.1021/acs.accounts.9b00311 . ISSN 0001-4842 . PMID 31419110 . S2CID 206385813 .

[:1-2] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Куру, Эркин; Хьюз, Х. Скорость; Браун, Памела Дж.; Холл, Эдвард; Tekkam, Srinivas; Кава, Фелипе; де Педро, Мигель А.; Брун, Ив В.; Vannieuwenhze, Michael S. (2012-12-07). «Исследование in situ недавно синтезированного пептидогликана в живых бактериях с флуоресцентными d -аминокислотами» . Angewandte Chemie International Edition . 51 (50): 12519–12523. doi : 10.1002/anie.201206749 . PMC 3589519 . PMID 23055266 .

[3] Куру, Эркин; Радков, Атанас; Мэн, Синь; Иган, Александр; Альварес, Лора; Доусон, Аманда; Бухер, Гаррет; Breukink, Eefjan; Ропер, Дэвид I.; Кава, Фелипе; Vollmer, Waldemar (2019-12-20). «Механизмы включения для зондов D -аминокислот, которые нацелены на биосинтез пептидогликана» . ACS Химическая биология . 14 (12): 2745–2756. doi : 10.1021/acschembio.9b00664 . ISSN 1554-8929 . PMC 6929685 . PMID 31743648 .

[:3-4] Jump up to: ^а ^{беременный} Радков, Атанас Д.; HSU, Yen-Pang; Бухер, Гаррет; Vannieuwenhze, Michael S. (2018-06-20). «Биосинтез визуализации бактериальной клеточной стенки» . Ежегодный обзор биохимии . 87 (1): 991–1014. doi : 10.1146/annurev-biochem-062917-012921 . ISSN 0066-4154 . PMC 6287495 . PMID 29596002 .

[:2-5] Jump up to: ^а ^{беременный} HSU, Yen-Pang; Rititchier, Джонатан; Куру, Эркин; Яблоновски, Джейкоб; Паскик, Эрих; Tekka, Srinivas; Холл, Эдвард; Мерфи, Бреннан; Ли, Тимоти К.; Гарнер, Итан С.; Хуан, Кервин Кейси (2017). «Полная цветовая палитра флуоресцентных D -аминокислот для заготовки бактериальных клеток in situ » Химическая наука 8 (9): 6313–6 Doi : 10.1039/ c7sc01800b ISSN 2041-6 5628581PMC 28989665PMID

[6] Воллмер, Вальдемар; Блано, Дидье; Де Педро, Мигель А. (март 2008 г.). «Пептидогликан структура и архитектура» . Обзоры микробиологии FEMS . 32 (2): 149–167. doi : 10.1111/j.1574-6976.2007.00094.x . ISSN 1574-6976 . PMID 18194336 .

[7] Тип, Атанасиос; Банзаф, Мануэль; Гросс, Кэрол А.; Воллмер, Уолдемар (февраль 2012 г.). «Из регуляции синтеза пептидогликана к росту бактерий и морфологии» . Nature Reviews Microbiology . 10 (2): 123–136. doi : 10.1038/nrmicro2677 . ISSN 1740-1526 . PMC 5433867 . PMID 22203377 .

[8] Boersma, Michael J.; Куру, Эркин; Rittichier, Jonathan T.; Vannieuwenhze, Michael S.; Брун, Ив В.; Винклер, Малкольм Э. (2015-11-01). де Бур, П. (ред.). «Минимальный пептидогликан (PG) оборот у мутантов дикого типа и гидролазы PG и клеточных делений Streptococcus pneumoniae D39 растущие планктонически и в биопленках, относящихся к хозяину» . Журнал бактериологии . 197 (21): 3472–3485. doi : 10.1128/jb.00541-15 . ISSN 0021-9193 . PMC 4621067 . PMID 26303829 .

[9] Куру, Эркин; Ламберт, Кэри; Риттихье, Джонатан; До, Роб; Ducret, Adrien; Derouaux, Adeline; Грей, Джо; Бибой, Джейкоб; Воллмер, Вальдемар; Ваннеувенхзе, Майкл; Брун, Ив В. (декабрь 2017 г.). «Флуоресцентные D-аминокислоты выявляют бикклеточные модификации клеточной стенки, важные для хищничества Bdellovibrio Bacteriovorus» . Природная микробиология . 2 (12): 1648–1657. doi : 10.1038/s41564-017-0029-y . ISSN 2058-5276 . PMC 5705579 . PMID 28974693 .

[10] Биссон-Фильо, Александр В.; HSU, Yen-Pang; Squyres, Джорджия Р.; Куру, Эркин; WU, Fabai; Jukes, Calum; Это, Йинджи; Деккер, Крест; Холден, Симус; Венеувенхзе, Майкл С.; Брун, Ив В. (2017-02-17). «Наличие на фоне FTSZ FOLAMANTS приводит в движение синтез Петдогликана и деление бактериальных клеток » Наука . 355 (6326): 739–7 Bibcode : 2017sci ... 355..739b Doi : 10.1126/ science.aak9 ISSN 0036-8 5485650PMC 28209898PMID

[11] Калп, Элизабет Дж.; Ваглехнер, Николас; Ван, Вэньлиан; Fiebig-Comyn, Aline A.; HSU, Yen-Pang; Котева, Калинка; Сиканта, Дэвид; Coombes, Брайан К.; Ван Ниувенхзе, Майкл С.; Брун, Ив В.; Райт, Джерард Д. (2020-02-27). «Эволюционное открытие антибиотиков, которые ингибируют ремоделирование пептидогликана» . Природа . 578 (7796): 582–587. Bibcode : 2020nater.578..582c . doi : 10.1038/s41586-020-1990-9 . ISSN 0028-0836 . PMID 32051588 . S2CID 211089119 .

[12] HSU, Yen-Pang; Холл, Эдвард; Бухер, Гаррет; Мерфи, Бреннан; Радков, Атанас Д.; Яблоновски, Джейкоб; Малкахи, Кейтлин; Альварес, Лора; Кава, Фелипе; Брун, Ив В.; Куру, Эркин (апрель 2019 г.). «Флуорогенные D-аминокислоты обеспечивают мониторинг биосинтеза пептидогликана в реальном времени и высокопроизводительных транспепдирования» . Природная химия . 11 (4): 335–341. Bibcode : 2019natch..11..335h . doi : 10.1038/s41557-019-0217-x . ISSN 1755-4330 . PMC 6444347 . PMID 30804500 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]