RoGFP

還元酸化感受性緑色蛍光タンパク質（roGFP）
酸化還元感受性緑色蛍光タンパク質1-R7（roGFP1-R7）の酸化型と還元型。[ 1 ]
識別子
シンボルroGFP
PDB1JC1

酸化還元感受性緑色蛍光タンパク質( roGFP ) は、局所的な酸化還元環境の変化に敏感になるように設計された緑色蛍光タンパク質です。roGFP は、酸化還元感受性バイオセンサーとして使用されます。

2004年、オレゴン大学のS. ジェームズ・レミントン研究室の研究者たちは、GFPのβバレル構造に2つのシステインを導入することで、最初のroGFPを構築しました。この改変タンパク質は、2つの異なる酸化状態（還元ジチオールまたは酸化ジスルフィド）で存在し、それぞれ異なる蛍光特性を持ちます。[ 2 ]

当初、レミントン研究室のメンバーはroGFPの6つのバージョンを発表し、roGFP1-6と名付けました（構造の詳細は下記を参照）。様々な研究グループがGFP分子の異なる位置にシステインを導入した結果、一般的にアミノ酸147位と204位にシステインを導入した場合に最も堅牢な結果が得られました。[ 3 ]

roGFPは、生体内での酸化還元電位のイメージングのために、細胞に遺伝子コードされることが多い。細胞内では、roGFPは一般的にグルタレドキシンやチオレドキシンなどの酸化還元酵素によって修飾される。roGFP2はグルタレドキシンと優先的に相互作用し、細胞内のグルタチオンの酸化還元電位を報告する。[ 4 ]

生細胞イメージングに適したroGFPを作製するための様々な試みがなされてきた。最も注目すべきは、roGFP1のジスルフィド結合に隣接する3つの正に帯電したアミノ酸を置換することで、生理学的に重要な酸化還元電位の変化に対するroGFPの応答速度が大幅に向上することである。得られたroGFPバリアントはroGFP1-R1からroGFP1-R14と名付けられ、生細胞イメージングに非常に適している。[ 1 ] roGFP1-R12バリアントは、細菌や酵母の酸化還元電位のモニタリングに使用されているが、[ 5 ] [ 6 ] 、モデル線虫C. elegansなどの生きた多細胞生物の空間的に組織化された酸化還元電位の研究にも使用されている。[ 7 ]さらに、roGFPはERタンパク質のトポロジーを調査したり、化学物質のROS生成能力を分析するために使用されている。[ 8 ] [ 9 ]

roGFPの注目すべき改良点は2008年に発生し、roGFP2のグルタチオンに対する特異性が、ヒトグルタレドキシン1（Grx1）に連結されることによってさらに高められました。[ 10 ] Grx1-roGFP融合センサーを目的の生物で発現させたり、タンパク質を細胞区画に標的化したりすることで、特定の細胞区画におけるグルタチオンの酸化還元電位をリアルタイムで測定することが可能になり、 HPLCなどの他の侵襲的な静的方法に比べて大きな利点が得られます。

roGFPの多様性を考慮して、その性能をベンチマークする取り組みがいくつか行われてきました。例えば、Javier Apfeldらのグループのメンバーは、2020年に、異なる酸化還元条件下で各センサーが実験ノイズに対してどの程度敏感であるかに基づいて、異なるroGFPの「適切な範囲」を記述した手法を発表しました。[ 11 ]

roGFPの種

さまざまな酸化還元センサーのより包括的なレビューについては、 Kostyulk 2020 [ 12 ]を参照してください。

キャプションテキスト
名前分析対象物引用
roGFP1-roGFP6E GSH[ 2 ]
roGFP1_RxファミリーE GSH[ 1 ]
roGFP1-iXファミリーE GSH[ 13 ]
Grx1-roGFP2E GSH[ 10 ]
Mrx1-roGFP2E MSH[ 14 ]
Brx-roGFP2E BSH[ 15 ]
Tpx-roGFP2E T(SH)2[ 16 ]
Orp1-roGFP2過酸化水素[ 17 ]
roGFP2-Tsa2DCR過酸化水素[ 18 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c Cannon MB, Remington SJ (2006年1月). 「反応率向上のための酸化還元感受性緑色蛍光タンパク質の再設計」 . Protein Science . 15 (1): 45– 57. doi : 10.1110/ps.051734306 . PMC  2242357. PMID  16322566 .
  2. ^ a b Hanson GT, Aggeler R, Oglesbee D, Cannon M, Capaldi RA, Tsien RY, Remington SJ (2004年3月). 「酸化還元感受性緑色蛍光タンパク質指示薬を用いたミトコンドリアの酸化還元電位の調査」 . The Journal of Biological Chemistry . 279 (13): 13044–53 . doi : 10.1074/jbc.M312846200 . PMID 14722062 . 
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