Suppr超能文献

在生物传感器 TN-XXL 中钙结合、Förster 共振能量转移和构象变化的相关性研究。

Correlating calcium binding, Förster resonance energy transfer, and conformational change in the biosensor TN-XXL.

机构信息

Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried, Germany.

出版信息

Biophys J. 2012 May 16;102(10):2401-10. doi: 10.1016/j.bpj.2012.03.065. Epub 2012 May 15.

Abstract

Genetically encoded calcium indicators have become instrumental in imaging signaling in complex tissues and neuronal circuits in vivo. Despite their importance, structure-function relationships of these sensors often remain largely uncharacterized due to their artificial and multimodular composition. Here, we describe a combination of protein engineering and kinetic, spectroscopic, and biophysical analysis of the Förster resonance energy transfer (FRET)-based calcium biosensor TN-XXL. Using fluorescence spectroscopy of engineered tyrosines, we show that two of the four calcium binding EF-hands dominate the FRET output of TN-XXL and that local conformational changes of these hands match the kinetics of FRET change. Using small-angle x-ray scattering and NMR spectroscopy, we show that TN-XXL changes from a flexible elongated to a rigid globular shape upon binding calcium, thus resulting in FRET signal output. Furthermore, we compare calcium titrations using fluorescence lifetime spectroscopy with the ratiometric approach and investigate potential non-FRET effects that may affect the fluorophores. Thus, our data characterize the biophysics of TN-XXL in detail and may form a basis for further rational engineering of FRET-based biosensors.

摘要

基因编码的钙指示剂在对复杂组织和体内神经元回路的信号进行成像方面已经成为重要工具。尽管它们很重要,但由于这些传感器的人为和多模块组成,其结构-功能关系通常仍未得到充分描述。在这里,我们描述了一种结合蛋白质工程和动力学、光谱学和生物物理分析的方法,用于研究基于Förster 共振能量转移(FRET)的钙生物传感器 TN-XXL。通过对工程化酪氨酸的荧光光谱分析,我们表明,四个钙结合 EF 手结构中的两个主导了 TN-XXL 的 FRET 输出,并且这些手的局部构象变化与 FRET 变化的动力学相匹配。通过小角 X 射线散射和 NMR 光谱学,我们表明 TN-XXL 在结合钙离子时从灵活的伸长状态转变为刚性的球形状态,从而导致 FRET 信号输出。此外,我们比较了使用荧光寿命光谱学和比率方法进行的钙滴定,并研究了可能影响荧光团的潜在非 FRET 效应。因此,我们的数据详细描述了 TN-XXL 的生物物理学特性,并可能为进一步合理设计基于 FRET 的生物传感器奠定基础。

相似文献

10
Dynamic tuning of FRET in a green fluorescent protein biosensor.绿色荧光蛋白生物传感器中 FRET 的动态调谐。
Sci Adv. 2019 Aug 7;5(8):eaaw4988. doi: 10.1126/sciadv.aaw4988. eCollection 2019 Aug.

引用本文的文献

3
Calcium imaging: a technique to monitor calcium dynamics in biological systems.钙成像:一种监测生物系统中钙动态变化的技术。
Physiol Mol Biol Plants. 2023 Dec;29(12):1777-1811. doi: 10.1007/s12298-023-01405-6. Epub 2023 Dec 30.

本文引用的文献

1
, a program for rapid shape determination in small-angle scattering.用于小角散射中快速形状测定的一个程序。
J Appl Crystallogr. 2009 Apr 1;42(Pt 2):342-346. doi: 10.1107/S0021889809000338. Epub 2009 Jan 24.
2
New developments in the program package for small-angle scattering data analysis.小角散射数据分析程序包的新进展。
J Appl Crystallogr. 2012 Mar 15;45(Pt 2):342-350. doi: 10.1107/S0021889812007662. eCollection 2012 Apr 1.
3
An expanded palette of genetically encoded Ca²⁺ indicators.基因编码 Ca²⁺指示剂的扩展库。
Science. 2011 Sep 30;333(6051):1888-91. doi: 10.1126/science.1208592. Epub 2011 Sep 8.

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验