Дронпа - Dronpa

Анимация структуры темного состояния белка дронпа

Дронпа это обратимо переключаемый фотоактивируемый флуоресцентный белок это в 2,5 раза ярче, чем EGFP.[1][2] Дронпа отключается при сильном освещении 488 нм (синим) светом, и это может быть отменено слабым УФ-светом 405 нм.[1] Отдельную молекулу дронпы можно включать и выключать более 100 раз.[3] Он имеет пик возбуждения при 503 нм и пик излучения при 518 нм.

История

Тетрамерный,[4] обратимо переключаемый флуоресцентный белок был обнаружен в кДНК ширма из каменного коралла (Pectiniidae ). Мономерный вариант этого белка был назван "Дронпа" в честь "Дрон"термин ниндзя для исчезновения и па для фотоактивации.[2]

Структура и механизм фотопереключения

On-cis (зеленый) и Off-trans (желтый) состояния хромофора. Также показаны близлежащие перемещающиеся остатки. По часовой стрелке сверху: Arg66, Val157, Ser142, хромофор Cys-Tyr-Gly.

Дронпа состоит из 257 аминокислот и представляет собой мономер 28,8 кДа. Дронпа на 76% похож по последовательности на GFP[2] и имеет аналогичную структуру с 11-нитевым β-цилиндром (β-can), охватывающим α-спираль.[5] Хромофор образуется автокаталитически из остатков Cys62, Тюр63 и Гли64.[5][6] В состоянии включения молекулы дронпа хромофор находится в цис-конформации, в то время как хромофор в выключенном состоянии находится в транс-конформации. Несколько других остатков в непосредственной близости от хромофора также перемещаются во время включения-выключения, что приводит к совершенно иной электростатической среде.[5]

Приложения

Быстрая динамика и стабильность Dronpa при повторяющихся циклах переключения делают его одним из наиболее важных переключаемых флуоресцентных белков.[1] Он используется в микроскопия сверхвысокого разрешения методы как ЛАДОНИ / ШТОРМ. Его также можно использовать для отслеживания быстрой динамики белков в клетках.

Олигомерные формы Dronpa были сконструированы как синтетические фотосенсорные домены. Когда димерная или тетрамерная форма фотопереключателя Dronpa изменяется, его сродство к олигомеризации изменяется. Это было использовано для обеспечения оптического контроля активности ферментов. В частности, два домена Dronpa могут быть прикреплены к участкам белка, так что их тетрамеризация или олигомеризация блокирует или удерживает функцию белка в темноте, но мономеризация после освещения активирует или отключает функцию белка. Этот метод использовался для контроля множества белков, включая серин / треонинкиназы.[4][7]

Рекомендации

  1. ^ а б c Day, R. N .; Дэвидсон, М. В. (2009). «Палитра флуоресцентных белков: инструменты для визуализации клеток». Обзоры химического общества. 38 (10): 2887–2921. Дои:10.1039 / b901966a. ЧВК  2910338. PMID  19771335.
  2. ^ а б c Ando, ​​R .; Mizuno, H .; Мияваки, А. (2004). «Регулируемый быстрый ядерно-цитоплазматический челночный транспорт, наблюдаемый посредством обратимого выделения белка». Наука. 306 (5700): 1370–1373. Bibcode:2004Наука ... 306.1370A. Дои:10.1126 / science.1102506. PMID  15550670. S2CID  26718046.
  3. ^ Хабучи, С. (2005). «Обратимое фотопереключение одной молекулы в GFP-подобном флуоресцентном белке Dronpa». Труды Национальной академии наук. 102 (27): 9511–9516. Bibcode:2005PNAS..102.9511H. Дои:10.1073 / pnas.0500489102. ЧВК  1157093. PMID  15972810.
  4. ^ а б Чжоу, X. X .; Chung, H.K .; Lam, A.J .; Линь М.З. (2012). «Оптический контроль активности белка с помощью флуоресцентных белковых доменов». Наука. 338 (6108): 810–814. Bibcode:2012Научный ... 338..810Z. Дои:10.1126 / science.1226854. ЧВК  3702057. PMID  23139335.
  5. ^ а б c Андресен, М .; Stiel, A.C .; Trowitzsch, S .; Вебер, G .; Eggeling, C .; Wahl, M.C .; Ад, S.W .; Якобс, С. (2007). «Конструктивная основа обратимого фотопереключения в Дронпе». Труды Национальной академии наук. 104 (32): 13005–9. Bibcode:2007ПНАС..10413005А. Дои:10.1073 / pnas.0700629104. ЧВК  1941826. PMID  17646653.
  6. ^ Trowitzsch, S .; Stiel, A.C .; Вебер, G .; Андресен, М .; Eggeling, C .; Ад, S.W .; Jakobs, S .; Валь, М. К. (2007). «Яркая структура 1,8 Å обратимо переключаемого флуоресцентного белка Dronpa способствует созданию вариантов с быстрым переключением». Биохимический журнал. 402 (1): 35–42. Дои:10.1042 / BJ20061401. ЧВК  1783997. PMID  17117927.
  7. ^ Чжоу, X. X .; Fan, F. Z .; Li, P .; Шен, К .; Линь, М.З. (2017). «Оптический контроль клеточной передачи сигналов с помощью одноцепочечных фотопереключаемых киназ». Наука. 355 (6327): 836–842. Bibcode:2017Научный ... 355..836Z. Дои:10.1126 / science.aah3605. ЧВК  5589340. PMID  28232577.