工程 ChlorON 系列:开启光蛋白传感器用于成像活细胞中的不稳定化物
Jasmine N Tutol1, Whitney S Y Ong1, Shelby M Phelps1
1Department of Chemistry and Biochemistry and Department of Biological Sciences, The University of Texas at Dallas, Richardson, Texas 75080, United States.
ACS central science
|January 31, 2024
概括
研究人员开发了新的光传感器,称为Chloron,用于跟踪生物过程中的离子. 这些传感器为细胞内实时可视化化物动态提供了显著的改进.
科学领域:
- 生物化学和分子生物学
- 细胞生物学 细胞生物学
- 生物物理学的生物物理.
背景情况:
- 化物是一种关键的电解质,涉及各种生物功能,充当全调节剂和信号离子.
- 遗传编码的光传感器,通常来自绿色光蛋白,是研究化物动态的重要工具.
- 对于化物成像,需要独立的,可开启的光传感器,在生理pH下具有强度度度反应.
研究的目的:
- 设计和描述新的,基因编码的光传感器,用于化物离子.
- 为了弥补技术差距,需要一个独立的,可开启的化物传感器,具有生理pH响应.
- 为了证明这些传感器用于成像的实用性,不稳定化物运输.
主要方法:
- 通过修改K143和R195.5残留物来对mNeonGreen (mNG) 光蛋白的离子结合口袋进行有针对性的工程.
- 离子行走选和选择策略,以识别高亲和度化物传感器.
- 在体外光谱测试以评估发达传感器的光响应,亲和力 (Kd) 和动态范围.
- 传感器的应用在细胞模型中图像化物运输过度表达囊性纤维化转膜导电调节器 (CFTR).
主要成果:
- 开发了三种新的化物传感器:Chloron-1,Chloron-2和Chloron-3,这些传感器来自mNG.
- 所有Chloron传感器都表现出对化物的强烈启动光反应 (增加20至45倍).
- 传感器显示出广泛的化物亲和度 (Kd ≈ 30-285 mM),适合生理条件.
- 在CFTR过度表达细胞模型中,成功地通过空间和时间分辨率对化物运输的直接成像.
结论:
- ChlorON传感器家族代表了化物成像技术的重大进步.
- 这些传感器为研究高灵敏度和特异性的化物生物学提供了强大的工具.
- 预计ChlORON技术将加速化物相关生物过程的基础和转化方面的研究.
