roGFP

GFP aus Aequorea victoria, Wildtyp-Form

roGFP (englisch Redox-sensitive GFP) ist eine veränderte Variante des grün fluoreszierenden Proteins, bei der sich die Fluoreszenz redox-abhängig ändert.^[1]^[2]

Eigenschaften

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).^[3] Durch Oxidation der Thiolgruppen der Cysteine wird Cystin gebildet, was sich in einer Blauverschiebung der Fluoreszenz des roGFP auswirkt.^[4]

Anwendungen

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,^[5] indirekt auch Wasserstoffperoxid.^[6] Als Fusionsprotein des roGFP mit Glutaredoxin 1 kann die Fluoreszenz erhöht werden.^[7]

Im endoplasmatischen Retikulum kann mit roGFP2 (Mutationen C48S, S147C, S65T) die Bildung von ROS verfolgt werden.^[8]^[9]

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

Weblinks

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

Einzelnachweise

↑ 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.

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