Design of near-infrared single-domain fluorescent protein GAF-FP based on bacterial phytochrome


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Fluorescent proteins (FPs) are widely used as genetically encoded markers for quantitative and noninvasive study of biological processes. Development of biomarkers that are fluorescent in the near-infrared spectral range allows the tissues of animals to be studied at a deeper level because they are more permeable to the light of this wavelength range than that of visible range. Such properties as low molecular weight and monomeric state are important for widespread use of FPs. In this paper, we managed to obtain FP based on the chromophore-binding domain of bacterial phytochrome (BphP) from Rhodopseudomonas palustris (RpB-phP1), named GAF-FP, with a molecular weight of ~19 kDa, which is half that of other FP based on BphP and 1.4 times lower than that of commonly used GFP-like proteins, which are fluorescent in the near-infrared range. In contrast to most other near-infrared FPs, GAF-FP is a monomer, which has a high photostability, and its structure is stable to the incorporation of small peptide inserts. Moreover, GAF-FP is capable of covalent attachment of two different tetrapyrrole chromophores: phycocyanobilin (PCB) and biliverdin (BV), which is contained in mammalian tissues. GAF-FP with attached BV as a chromophore (GAF-FP–BV) has the main absorption band with a maximum at 635 nm. The fluorescence maximum falls at 670 nm, whereby GAF-FP has a high ratio of the fluorescence signal to the background signal even if FP is localized at a depth of several mm below the tissue surface. Together with the near-infrared absorption band, GAF-FP–BV also has an absorption band in the violet region of the spectrum with a maximum at 378 nm. We used this property to design a chimeric protein consisting of modified luciferase from Renilla reniformis (RLuc8) and GAF-FP. We showed resonance energy transfer from the substrate, the excited state of which occurs when oxidized by luciferase, to the chromophore GAF-FP–BV in the designed fusion protein. In the absence of an energy acceptor, RLuc8 catalyzes the cleavage of the substrate with the emission of the light with a maximum at 400 nm. At the same time, the energy from the substrate is transferred to the FP chromophore and then emitted in the near-infrared range corresponding to the spectrum of GAF-FP fluorescence in the GAF-FP–RLuc8 chimeric protein. These results open the way for the development of new small near-infrared FPs based on various natural BphPs with a view to their widespread use in cell and molecular biology.

Об авторах

K. Rumyantsev

Institute of Cytology; Albert Einstein College of Medicine

Email: kkt@incras.ru
Россия, St. Petersburg, 194064; New York, 10461

D. Shcherbakova

Albert Einstein College of Medicine

Email: kkt@incras.ru
США, New York, 10461

N. Zakharova

Albert Einstein College of Medicine

Email: kkt@incras.ru
США, New York, 10461

V. Verkhusha

Albert Einstein College of Medicine

Email: kkt@incras.ru
США, New York, 10461

K. Turoverov

Institute of Cytology

Автор, ответственный за переписку.
Email: kkt@incras.ru
Россия, St. Petersburg, 194064

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Pleiades Publishing, Ltd., 2017

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».