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Rational Design of Fluorogenic and Spontaneously Blinking Labels for Super-Resolution Imaging.
ACS Central Science ( IF 12.7 ) Pub Date : 2019-09-05 , DOI: 10.1021/acscentsci.9b00676 Qinsi Zheng 1 , Anthony X Ayala 1 , Inhee Chung 1 , Aubrey V Weigel 1 , Anand Ranjan 2 , Natalie Falco 1 , Jonathan B Grimm 1 , Ariana N Tkachuk 1 , Carl Wu 2 , Jennifer Lippincott-Schwartz 1 , Robert H Singer 1, 3 , Luke D Lavis 1
ACS Central Science ( IF 12.7 ) Pub Date : 2019-09-05 , DOI: 10.1021/acscentsci.9b00676 Qinsi Zheng 1 , Anthony X Ayala 1 , Inhee Chung 1 , Aubrey V Weigel 1 , Anand Ranjan 2 , Natalie Falco 1 , Jonathan B Grimm 1 , Ariana N Tkachuk 1 , Carl Wu 2 , Jennifer Lippincott-Schwartz 1 , Robert H Singer 1, 3 , Luke D Lavis 1
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Rhodamine dyes exist in equilibrium between a fluorescent zwitterion and a nonfluorescent lactone. Tuning this equilibrium toward the nonfluorescent lactone form can improve cell-permeability and allow creation of “fluorogenic” compounds—ligands that shift to the fluorescent zwitterion upon binding a biomolecular target. An archetype fluorogenic dye is the far-red tetramethyl-Si-rhodamine (SiR), which has been used to create exceptionally useful labels for advanced microscopy. Here, we develop a quantitative framework for the development of new fluorogenic dyes, determining that the lactone–zwitterion equilibrium constant (KL–Z) is sufficient to predict fluorogenicity. This rubric emerged from our analysis of known fluorophores and yielded new fluorescent and fluorogenic labels with improved performance in cellular imaging experiments. We then designed a novel fluorophore—Janelia Fluor 526 (JF526)—with SiR-like properties but shorter fluorescence excitation and emission wavelengths. JF526 is a versatile scaffold for fluorogenic probes including ligands for self-labeling tags, stains for endogenous structures, and spontaneously blinking labels for super-resolution immunofluorescence. JF526 constitutes a new label for advanced microscopy experiments, and our quantitative framework will enable the rational design of other fluorogenic probes for bioimaging.
中文翻译：
用于超分辨率成像的荧光和自发闪烁标签的合理设计。
罗丹明染料在荧光两性离子和非荧光内酯之间平衡存在。朝着非荧光内酯形式调节该平衡可以改善细胞通透性，并允许创建“荧光”化合物，即在结合生物分子靶标后转变为荧光两性离子的配体。一种典型的发荧光染料是远红四甲基-Si-若丹明（SiR），已被用于创建用于高级显微镜的异常有用的标记。在这里，我们建立了开发新型荧光染料的定量框架，确定了内酯-两性离子平衡常数（K L–Z）足以预测荧光性。此专栏来自我们对已知荧光团的分析，并产生了新的荧光和荧光标记，在细胞成像实验中具有改进的性能。然后，我们设计了一种新型的荧光团-Janelia Fluor 526（JF 526）-具有类似于SiR的特性，但荧光激发和发射波长更短。JF 526是用于荧光探针的通用支架，包括用于自标记标签的配体，用于内源性结构的染色剂和用于超分辨率免疫荧光的自发闪烁标签。JF 526构成了高级显微镜实验的新标签，我们的定量框架将使其他用于生物成像的荧光探针的合理设计成为可能。
更新日期：2019-09-25
中文翻译：
用于超分辨率成像的荧光和自发闪烁标签的合理设计。
罗丹明染料在荧光两性离子和非荧光内酯之间平衡存在。朝着非荧光内酯形式调节该平衡可以改善细胞通透性，并允许创建“荧光”化合物，即在结合生物分子靶标后转变为荧光两性离子的配体。一种典型的发荧光染料是远红四甲基-Si-若丹明（SiR），已被用于创建用于高级显微镜的异常有用的标记。在这里，我们建立了开发新型荧光染料的定量框架，确定了内酯-两性离子平衡常数（K L–Z）足以预测荧光性。此专栏来自我们对已知荧光团的分析，并产生了新的荧光和荧光标记，在细胞成像实验中具有改进的性能。然后，我们设计了一种新型的荧光团-Janelia Fluor 526（JF 526）-具有类似于SiR的特性，但荧光激发和发射波长更短。JF 526是用于荧光探针的通用支架，包括用于自标记标签的配体，用于内源性结构的染色剂和用于超分辨率免疫荧光的自发闪烁标签。JF 526构成了高级显微镜实验的新标签，我们的定量框架将使其他用于生物成像的荧光探针的合理设计成为可能。
京公网安备 11010802027423号