roGFP

roGFP (englisch Redox-sensitive GFP) i​st eine veränderte Variante d​es grün fluoreszierenden Proteins, b​ei der s​ich die Fluoreszenz redox-abhängig ändert.[1][2]

GFP aus Aequorea victoria, Wildtyp-Form

Eigenschaften

roGFP besitzt i​m Vergleich z​ur Wildtyp-Form d​es GFP z​wei Cysteine i​n der β-Barrel-Struktur d​es GFP a​n den Positionen 147 u​nd 204 a​uf zwei benachbarten β-Strängen i​n der zytosolischen Variante d​es roGFP1 (Mutationen C48S, S147C).[3] Durch Oxidation d​er Thiolgruppen d​er Cysteine w​ird Cystin gebildet, w​as sich i​n einer Blauverschiebung d​er Fluoreszenz d​es roGFP auswirkt.[4]

Anwendungen

Das roGFP w​ird unter anderem a​ls redox-abhängiger Biosensor u​nd als Reporterprotein verwendet. Mit roGFP k​ann das Redox-Potential u​nd die Menge a​n Glutathion i​m Zytosol in vivo bestimmt werden,[5] indirekt a​uch Wasserstoffperoxid.[6] Als Fusionsprotein d​es roGFP m​it Glutaredoxin 1 k​ann die Fluoreszenz erhöht werden.[7]

Im endoplasmatischen Retikulum k​ann mit roGFP2 (Mutationen C48S, S147C, S65T) d​ie Bildung v​on ROS verfolgt werden.[8][9]

Alternative optische Nachweisverfahren verwenden z. B. Resazurin (synonym AlamarBlue), Dichlorofluorescein (DCF) o​der die Proteine HyPer o​der rxYFP.[10]

  • PDB 2AH8 roGFP1-R7 in oxidierter Form
  • PDB 2AHA roGFP1-R8 in reduzierter Form

Einzelnachweise
  1. Hanson GT, Aggeler R, Oglesbee D, Cannon M, Capaldi RA, Tsien RY, Remington SJ: Investigating mitochondrial redox potential with redox-sensitive green fluorescent protein indicators. In: J Biol Chem. 279, Nr. 13, 2004, S. 13044–53. doi:10.1074/jbc.M312846200. PMID 14722062.
  2. K. A. Lukyanov, V. V. Belousov: Genetically encoded fluorescent redox sensors. In: Biochimica et Biophysica Acta. Band 1840, Nummer 2, Februar 2014, S. 745–756, ISSN 0006-3002. doi:10.1016/j.bbagen.2013.05.030 (freier Volltext). PMID 23726987.
  3. Schwarzlander M., Fricker, M.D., Muller, C., Marty, L., Brach, T., Novak, J., Sweetlove, L.J., Hell, R., and Meyer, A.J.: Confocal imaging of glutathione redox potential in living plant cells. In: J Microsc. 279, Nr. 2, 2008, S. 299–316. doi:10.1111/j.1365-2818.2008.02030.x. PMID 18778428.
  4. C. T. Dooley, T. M. Dore, G. T. Hanson, W. C. Jackson, S. J. Remington, R. Y. Tsien: Imaging dynamic redox changes in mammalian cells with green fluorescent protein indicators. In: The Journal of biological chemistry. Band 279, Nummer 21, Mai 2004, S. 22284–22293, ISSN 0021-9258. doi:10.1074/jbc.M312847200. PMID 14985369.
  5. Meyer, A.J., Brach, T., Marty, L., Kreye, S., Rouhier, N., Jacquot, J.P., and Hell, R.: Redox-sensitive GFP in Arabidopsis thaliana is a quantitative biosensor for the redox potential of the cellular glutathione redox buffer. In: Plant J. 52, Nr. 5, 2007, S. 973–86. doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03280.x. PMID 17892447.
  6. S. G. Rhee, T. S. Chang, W. Jeong, D. Kang: Methods for detection and measurement of hydrogen peroxide inside and outside of cells. In: Molecules and cells. Band 29, Nummer 6, Juni 2010, S. 539–549, ISSN 0219-1032. doi:10.1007/s10059-010-0082-3. PMID 20526816.
  7. Gutscher, M., Pauleau, A.L., Marty, L., Brach, T., Wabnitz, G.H., Samstag, Y., Meyer, A.J., and Dick, T.P.: Real-time imaging of the intracellular glutathione redox potential. In: Nat Methods. 5, Nr. 6, 2008, S. 553–559. doi:10.1038/NMETH.1212. PMID 18469822.
  8. Brach T, Soyk S, Müller C, Hinz G, Hell R, Brandizzi F, Meyer AJ: Non-invasive topology analysis of membrane proteins in the secretory pathway. In: Plant J. 57, Nr. 3, 2009, S. 534–41. doi:10.1111/j.1365-313X.2008.03704.x. PMID 18939964.
  9. Schwarzländer M, Fricker MD, Sweetlove LJ: Monitoring the in vivo redox state of plant mitochondria: Effect of respiratory inhibitors, abiotic stress and assessment of recovery from oxidative challenge. In: Biochim Biophys Acta. 1787, Nr. 5, 2009, S. 468–75. doi:10.1016/j.bbabio.2009.01.020. PMID 19366606.
  10. S. Pouvreau: Genetically encoded reactive oxygen species (ROS) and redox indicators. In: Biotechnology journal. Band 9, Nummer 2, Februar 2014, S. 282–293, ISSN 1860-7314. doi:10.1002/biot.201300199. PMID 24497389.
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