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A Fluorogenic Chemogenetic pH Sensor for Imaging Protein Exocytosis
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2024-08-15 , DOI: 10.1021/acssensors.4c01057 Justine Coïs 1, 2 , Marie-Laure Niepon 2 , Manon Wittwer 1 , Hessam Sepasi Tehrani 3 , Philippe Bun 4 , Jean-Maurice Mallet 1 , Vincent Vialou 2 , Blaise Dumat 1
ACS Sensors ( IF 8.2 ) Pub Date : 2024-08-15 , DOI: 10.1021/acssensors.4c01057 Justine Coïs 1, 2 , Marie-Laure Niepon 2 , Manon Wittwer 1 , Hessam Sepasi Tehrani 3 , Philippe Bun 4 , Jean-Maurice Mallet 1 , Vincent Vialou 2 , Blaise Dumat 1
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Fluorescent protein-based pH biosensors enable the tracking of pH changes during protein trafficking and, in particular, exocytosis. The recent development of chemogenetic reporters combining synthetic fluorophores with self-labeling protein tags offers a versatile alternative to fluorescent proteins that combines the diversity of chemical probes and indicators with the selectivity of the genetic encoding. However, this hybrid protein labeling strategy does not avoid common drawbacks of organic fluorophores such as the risk of off-target signal due to unbound molecules. Here, we describe a novel fluorogenic and chemogenetic pH sensor based on a cell-permeable molecular pH indicator called pHluo-Halo-1, whose fluorescence can be locally activated in cells by reaction with HaloTag, ensuring excellent signal selectivity in wash-free imaging experiments. pHluo-Halo-1 was selected out of a series of four fluorogenic molecular rotor structures based on protein chromophore analogues. It displays good pH sensitivity with a pKa of 6.3 well-suited to monitor pH variations during exocytosis and an excellent labeling selectivity in cells. It was applied to follow the secretion of CD63-HaloTag fusion proteins using TIRF microscopy. We anticipate that this strategy based on the combination of a tunable and chemically accessible fluorogenic probe with a well-established protein tag will open new possibilities for the development of versatile alternatives to fluorescent proteins for elucidating the dynamics and regulatory mechanisms of proteins in living cells.
中文翻译：
用于蛋白质胞吐作用成像的荧光化学 pH 传感器
基于荧光蛋白的 pH 生物传感器能够跟踪蛋白质运输过程中的 pH 变化，特别是胞吐作用。最近开发的化学遗传学报告基因将合成荧光团与自标记蛋白标签相结合，为荧光蛋白提供了一种多功能替代品，它将化学探针和指示剂的多样性与遗传编码的选择性结合起来。然而，这种混合蛋白质标记策略并不能避免有机荧光团的常见缺点，例如由于未结合的分子而导致脱靶信号的风险。在这里，我们描述了一种基于细胞渗透性分子 pH 指示剂pHluo-Halo-1的新型荧光和化学发生 pH 传感器，其荧光可以通过与 HaloTag 反应在细胞中局部激活，确保免洗成像实验中出色的信号选择性。 pHluo-Halo-1是从一系列基于蛋白质发色团类似物的四种荧光分子转子结构中选出的。它具有良好的 pH 敏感性，p K a为 6.3，非常适合监测胞吐作用期间的 pH 变化，并且在细胞中具有出色的标记选择性。它用于使用 TIRF 显微镜追踪 CD63-HaloTag 融合蛋白的分泌。我们预计，这种基于可调谐且化学可访问的荧光探针与成熟的蛋白质标签相结合的策略将为开发荧光蛋白的多功能替代品开辟新的可能性，以阐明活细胞中蛋白质的动力学和调节机制。
更新日期：2024-08-15
中文翻译：
用于蛋白质胞吐作用成像的荧光化学 pH 传感器
基于荧光蛋白的 pH 生物传感器能够跟踪蛋白质运输过程中的 pH 变化，特别是胞吐作用。最近开发的化学遗传学报告基因将合成荧光团与自标记蛋白标签相结合，为荧光蛋白提供了一种多功能替代品，它将化学探针和指示剂的多样性与遗传编码的选择性结合起来。然而，这种混合蛋白质标记策略并不能避免有机荧光团的常见缺点，例如由于未结合的分子而导致脱靶信号的风险。在这里，我们描述了一种基于细胞渗透性分子 pH 指示剂pHluo-Halo-1的新型荧光和化学发生 pH 传感器，其荧光可以通过与 HaloTag 反应在细胞中局部激活，确保免洗成像实验中出色的信号选择性。 pHluo-Halo-1是从一系列基于蛋白质发色团类似物的四种荧光分子转子结构中选出的。它具有良好的 pH 敏感性，p K a为 6.3，非常适合监测胞吐作用期间的 pH 变化，并且在细胞中具有出色的标记选择性。它用于使用 TIRF 显微镜追踪 CD63-HaloTag 融合蛋白的分泌。我们预计，这种基于可调谐且化学可访问的荧光探针与成熟的蛋白质标签相结合的策略将为开发荧光蛋白的多功能替代品开辟新的可能性，以阐明活细胞中蛋白质的动力学和调节机制。
京公网安备 11010802027423号