Kaede (oqsil) - Kaede (protein)

Kaede a fotoaktivativ lyuminestsent oqsil tabiiy ravishda a dan kelib chiqqan toshli mercan, Traxifiliya geoffroyi. Uning nomi "chinor" degan ma'noni anglatadi Yapon. Ning nurlanishi bilan ultrabinafsha nur (350–400 nm), Kaede qaytarilmas jarayonga uchraydi fotokonversiya yashil lyuminestsentsiyadan qizil lyuminestsentsiyaga.

Kaede a homotetramerik oqsil hajmi 116 bilan kDa. The tetramerik uning strukturasi atigi 28 kDa bo'lganligi sababli tuzilma chiqarildi. Ushbu tetramerizatsiya, ehtimol, Kaedeni boshqa oqsillarga qo'shilganda agregatlar hosil bo'lish tendentsiyasini past qiladi.

Kashfiyot

Fotokonverli lyuminestsentsiya Kaede oqsilining xususiyati serendipitous tarzda kashf qilingan va birinchi bo'lib Ando va boshq. ning protsessida Amerika Qo'shma Shtatlari Milliy Fanlar Akademiyasi.[1] Qizilni chiqaradigan Kaede oqsilining bir qismi topildi lyuminestsentsiya skameykada qolib, quyosh nuri tushgandan keyin. Keyingi tekshirish natijasida UV nurlari ta'siridan so'ng dastlab yashil lyuminestsent bo'lgan Kaede fotokonvertatsiya qilinganligi va qizil lyuminestsentga aylanganligi aniqlandi. Keyin u Kaede deb nomlangan.

Xususiyatlari

Fotokonversiyaning Kaededagi xususiyati tripeptid, His62-Tyr63-Gly64, bu yashil rang vazifasini bajaradi xromofor qizil rangga aylantirilishi mumkin.[2] Kaede sintezlangandan so'ng, tripeptiddan olingan xromofor, 4- (p-gidroksibenziliden) -5-imidazolinon Kaedagi yashil floresansga vositachilik qiladi. UV nurlari ta'sirida Kaede oqsili an'anaviy ravishda bo'linishga uchraydi amid azot va a-uglerod (Ca) ni His62 da rasmiy b-yo'q qilish reaktsiyasi orqali. His62-Ca va -Cβ o'rtasida er-xotin bog'lanish hosil bo'lishidan keyin b-konjugatsiya His62 ning imidazol halqasiga qadar uzaytiriladi. Qizil chiqarish xususiyati bilan yangi xromofora, 2 - [(1E) -2- (5-imidazolil) etenil] -4- (p-gidroksibenziliden) -5-imidazolinon hosil bo'ladi.

Tripeptidning parchalanishi SDS-PAGE tahlili bilan tahlil qilindi. Konvertatsiya qilinmagan yashil Kaede 28 kDa da bitta diapazonni ko'rsatadi, bu erda 18 kDa va 10 kDa da ikkita polosalangan qizil Kaede uchun kuzatiladi, bu fotokonversiya uchun ajralish hal qiluvchi ahamiyatga ega ekanligini ko'rsatadi.[iqtibos kerak ]

Ning o'zgarishi singdirish va emissiya spektri Kaededa tripeptidning parchalanishi sabab bo'ladi. Fotokonversiyadan oldin Kaede maksimal assimilyatsiya to'lqin uzunligini maksimal 508 nm da, 475 nm da engil yelka bilan birga namoyish etadi. U 480 nm da hayajonlanganda 518 nm tepalik bilan yashil lyuminestsentsiya chiqadi, Kaede ultrabinafsha yoki binafsha nur bilan nurlantirilganda asosiy yutilish pik 572 nm ga siljiydi. 540 nmda hayajonlanganda, Kaede 627 nm va 518 nm tepalikdagi elkasi bilan maksimal 582 nm emissiya ko'rsatdi. Ushbu fotokonversiyadan so'ng qizil lyuminestsentsiya chiqariladi.

Kaedagi fotokonversiya qaytarilmas. 570 nm qorong'ilikda yoki yoritishda nurlanish uning asl yashil lyuminestsentsiyasini tiklay olmaydi. Kamaytirilgan lyuminestsentsiya qizil rangda, fotokonvert qilingan Kaedada 405 nm nurga intensiv ta'sirlanganda kuzatiladi, so'ngra bir necha daqiqadan so'ng qisman tiklanadi.

Ilovalar

Boshqa barcha lyuminestsent oqsillar singari, Kaede ham mintaqaviy optik belgilar bo'lishi mumkin gen ekspressioni va hujayra xatti-harakatlarini o'rganish uchun oqsillarni markalash.[3]

Eng foydali dasturlardan biri bu ingl neyronlar. Boshqa neyronlar bilan chalkashib ketadigan uzoq va ingichka jarayonlar tufayli individual neyronni aniqlash qiyin kechadi. Kultivatsiya qilingan neyronlarga lyuminestsent oqsillar yozilgan bo'lsa ham, zich paket tufayli ularni birma-bir aniqlash qiyin.

Ilgari, bunday vizualizatsiya an'anaviy ravishda neyronlarni to'ldirish orqali amalga oshirilishi mumkin edi Lusifer sariq yoki sulforhodamin, bu juda mashaqqatli texnika. [1] Kaede oqsili kashf qilingandan so'ng, u individual neyronlarni ajratishda foydali ekanligi aniqlandi. Neyronlar transfektsiya qilingan Kaede oqsili tomonidan cDNA va ultrabinafsha nurlanishiga ega. Qizil, fotokonvert qilingan Kaede oqsili hujayrada yadrodan tashqari erkin tarqaladi va butun hujayra bo'ylab dendrit va aksonga tarqaladi. Ushbu uslub zich madaniyatda o'rnatilgan murakkab tarmoqlarni ajratishga yordam beradi. Bundan tashqari, neyronlarni har xil rangdagi yorliqlar yordamida ultrabinafsha nurlanish bilan har xil davomiylik vaqtlari bilan qizil va yashil neyronlar orasidagi aloqa joylarini ingl.[1]

Ayrim hujayralarni vizualizatsiya qilish qobiliyati ham aniqlikni aniqlash uchun kuchli vositadir morfologiya va individual hujayralarning yashash doirasidagi migratsion xatti-harakatlari kortikal tilim. Kaede oqsiliga ko'ra, ma'lum bir juftlik qiz hujayralari ning qorincha zonasidagi qo'shni Kaede-musbat hujayralarida sichqon miyasi bo'laklarga rioya qilish mumkin. Qiz hujayralarning hujayra chegaralari ko'zga tashlanadi va ikki yoki undan ortiq hujayralar orasidagi joylashuv va masofani tavsiflash mumkin.[4]

Floresan rangining o'zgarishi ultrabinafsha nurlar ta'sirida yuzaga kelganligi sababli, hujayralar va hujayralar osti tuzilmalarini belgilash faqat qisman fotokonversiyani keltirib chiqarganda ham samarali bo'ladi.

Optik marker sifatida afzalliklari

Fotosuratga olinadigan lyuminestsentsiyaning o'ziga xos xususiyati tufayli Kaede oqsili optik sifatida bir qancha afzalliklarga ega hujayra markeri.

Fotokonversiyadan so'ng fotokonvert qilingan Kaede oqsili yorqin va barqaror qizil lyuminestsentsiyani chiqaradi. Ushbu lyuminestsentsiya anaerob sharoitlarisiz bir necha oy davom etishi mumkin. Kaedening bu qizil holati yashil holatga nisbatan yorqin va barqaror bo'lgani uchun va o'zgartirilmagan yashil Kaede qizil lyuminestsentsiyaning juda past intensivligini chiqargani uchun qizil signallar kontrastni ta'minlaydi.[1]

Bundan tashqari, fotokonversiyadan oldin Kaede fotosuratlanmagan oqsilning lokalizatsiyasini ingl. Bu PA-GFP va KFP1 kabi boshqa lyuminestsent oqsillardan ustundir, ular faqat fotoaktivatsiyadan oldin past lyuminestsentsiyani namoyon qiladi.[3]

Bundan tashqari, Kaedening ham yashil, ham qizil lyuminestsentsiyasi kuzatish uchun ko'k nur bilan 480 nm da hayajonlangani sababli, bu yorug'lik fotokonversiyani keltirib chiqarmaydi. Shuning uchun kuzatish va fotokonversiya uchun yoritish chiroqlarini butunlay ajratish mumkin.

Cheklovlar

Kaedening hujayralarini kuzatishda va vizuallashtirishda foydaliligiga qaramay, ba'zi cheklovlar mavjud. Kaede ultrabinafsha yoki binafsha nurlar ta'sirida qizil rangga o'tib, qizildan yashil ranggacha bo'lgan floresan nisbati 2000 barobar ko'payishini ko'rsatsa-da, qizil va yashil lyuminestsent lentalardan foydalanish ko'p qirrali tajribalarda muammolarga olib kelishi mumkin. Kaedening tetramerizatsiyasi termoyadroviy oqsillarning joylashishini va savdosini buzishi mumkin. Bu Kaedening a sifatida foydaliligini cheklaydi birlashma oqsili yorliq.

Ekologik ahamiyati

Kaedening fotokonversion xususiyati nafaqat oqsillarni markalashda va hujayralarni kuzatishda o'z hissasini qo'shmaydi, balki toshli marjonlar rangining katta o'zgarishi uchun ham javob beradi, Traxifiliya geoffroyi. Quyosh nurlari ostida Kaedening fotokonversiyasi tufayli chodirlar va disklar qizarib ketadi. Yashil lyuminestsent Kaede bo'lgani kabi sintez qilingan doimiy ravishda, ushbu mercanlar yana yashil bo'lib ko'rinadi, chunki ko'proq konvertatsiya qilinmagan Kaede yaratiladi. Fotokontverlangan va konvertatsiya qilinmagan Kaedening har xil nisbati bilan ranglarning xilma-xilligi mercanlarda uchraydi.

Adabiyotlar

  • Tomura, M.; Yoshida, N .; Tanaka, J .; Karasava, S .; Miwa, Y .; Miyavaki, A .; Kanagava, O. (2008). "Kaved" transgen sichqonlari "fotokonvertli lyuminestsentsiya oqsili yordamida in vivo jonli uyali harakatni nazorat qilish". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 105 (31): 10871–10876. Bibcode:2008PNAS..10510871T. doi:10.1073 / pnas.0802278105. PMC  2504797. PMID  18663225.
  • Dittrich, P. S.; Schäfer, S. P.; Schwille, P. (2005). "Fluoresan oqsil Kaedening bir molekula darajasida reaktsiyasiga fotokonversiyani tavsifi". Biofizika jurnali. 89 (5): 3446–3455. Bibcode:2005BpJ .... 89.3446D. doi:10.1529 / biofhysj.105.061713. PMC  1366840. PMID  16055537.
  1. ^ a b v Ando, ​​R. (2002). "Floresan oqsilining ultrabinafsha nurlari ta'sirida yashildan qizilgacha fotokonversiyasiga asoslangan optik marker". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 99 (20): 12651–12656. Bibcode:2002 yil PNAS ... 9912651A. doi:10.1073 / pnas.202320599. PMC  130515. PMID  12271129.
  2. ^ Mizuno, X.; Mal, T. K .; Tong, K. I .; Ando, ​​R .; Furuta, T .; Ikura, M .; Miyavaki, A. (2003). "Floresan oqsilining yashildan qizil ranggacha konversiyasida fotosurat bilan bog'liq peptid parchalanishi". Molekulyar hujayra. 12 (4): 1051–1058. doi:10.1016 / s1097-2765 (03) 00393-9. PMID  14580354.
  3. ^ a b Lippinkot-Shvarts, J.; Altan-Bonnet, N .; Patterson, G. H. (2003). "Fotopartirish va fotoaktivatsiya: tirik hujayralardagi oqsil dinamikasiga rioya qilish". Tabiat hujayralari biologiyasi. Qo'shimcha: S7-14. doi:10.1038 / ncb1032 (harakatsiz 2020-09-10). PMID  14562845.CS1 maint: DOI 2020 yil sentyabr holatiga ko'ra faol emas (havola)
  4. ^ Mutoh T .; Miyata, T .; Kashivagi, S .; Miyavaki, A .; Ogawa, M. (2006). "Fotokontrol oqsil Kaede tomonidan aniqlangan miya organik bo'laklarini rivojlanishidagi individual hujayralarning dinamik harakati". Eksperimental Nevrologiya. 200 (2): 430–437. doi:10.1016 / j.expneurol.2006.03.022. PMID  16753144. S2CID  22238647.