roGFP englisch Redox sensitive GFP ist eine veränderte Variante des grün fluoreszierenden Proteins bei der sich die Fluo

roGFP (englisch Redox-sensitive GFP) ist eine veränderte Variante des grün fluoreszierenden Proteins, bei der sich die Fluoreszenz redox-abhängig ändert.

GFP aus Aequorea victoria, Wildtyp-Form

Eigenschaften Bearbeiten

roGFP besitzt im Vergleich zur Wildtyp-Form des GFP zwei Cysteine in der β-Barrel-Struktur des GFP an den Positionen 147 und 204 auf zwei benachbarten β-Strängen in der zytosolischen Variante des roGFP1 (Mutationen C48S, S147C). Durch Oxidation der Thiolgruppen der Cysteine wird Cystin gebildet, was sich in einer Blauverschiebung der Fluoreszenz des roGFP auswirkt.

Anwendungen Bearbeiten

Das roGFP wird unter anderem als redox-abhängiger Biosensor und als Reporterprotein verwendet. Mit roGFP kann das Redox-Potential und die Menge an Glutathion im Zytosol in vivo bestimmt werden, indirekt auch Wasserstoffperoxid. Als Fusionsprotein des roGFP mit Glutaredoxin 1 kann die Fluoreszenz erhöht werden.

Im endoplasmatischen Retikulum kann mit roGFP2 (Mutationen C48S, S147C, S65T) die Bildung von ROS verfolgt werden.

Alternative optische Nachweisverfahren verwenden z. B. Resazurin (synonym AlamarBlue), Dichlorofluorescein (DCF) oder die Proteine HyPer oder rxYFP.

Weblinks Bearbeiten

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

Einzelnachweise Bearbeiten

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. Jahrgang, Nr. 13, 2004, S. 13044–53, doi:10.1074/jbc.M312846200, PMID 14722062.
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.
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. Jahrgang, Nr. 2, 2008, S. 299–316, doi:10.1111/j.1365-2818.2008.02030.x, PMID 18778428.
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.
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. Jahrgang, Nr. 5, 2007, S. 973–86, doi:10.1111/j.1365-313X.2007.03280.x, PMID 17892447.
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.
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. Jahrgang, Nr. 6, 2008, S. 553–559, doi:10.1038/NMETH.1212, PMID 18469822.
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. Jahrgang, Nr. 3, 2009, S. 534–41, doi:10.1111/j.1365-313X.2008.03704.x, PMID 18939964.
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. Jahrgang, Nr. 5, 2009, S. 468–75, doi:10.1016/j.bbabio.2009.01.020, PMID 19366606.
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.

[Hanson_2004-1] 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. Jahrgang, 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.

[Schwarzlander_2008-3] 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. Jahrgang, 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.

[Meyer_2007-5] 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. Jahrgang, 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.

[Gutscher_2008-7] 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. Jahrgang, Nr. 6, 2008, S. 553–559, doi:10.1038/NMETH.1212, PMID 18469822.

[Brach_2009-8] 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. Jahrgang, Nr. 3, 2009, S. 534–41, doi:10.1111/j.1365-313X.2008.03704.x, PMID 18939964.

[Schwarzländer_2009-9] 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. Jahrgang, 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.