Onderzoekers van de Universiteit van Osaka ontwikkelen nieuw groen fluorescerend eiwit dat bestand is tegen een lage pH-omgeving voor beeldvorming van zure organellen

Het visualiseren van cellulaire componenten en processen op moleculair niveau is belangrijk om de basis van elke biologische activiteit te begrijpen. Fluorescerende eiwitten (FP's) zijn een van de meest bruikbare hulpmiddelen voor het onderzoeken van intracellulaire moleculaire dynamica.

Echter, FP's hebben gebruiksbeperkingen voor beeldvorming in omgevingen met een lage pH, zoals in zure organellen, inclusief endosomen, lysosomen, en plantenvacuolen. In omgevingen met een pH van minder dan 6, de meeste FP's verliezen hun helderheid en stabiliteit vanwege hun neutrale pKa. pKa is de maat voor zuursterkte; hoe kleiner de pKa, hoe zuurder de stof is.

"Hoewel er meldingen zijn van verschillende zuurtolerante groene FP's (GFP's), de meeste hebben ernstige nadelen. Verder, er is een gebrek aan zuurtolerante GFP's die praktisch toepasbaar zijn op bio-imaging, " zegt Hajime Shinoda, hoofdauteur van een studie van de Universiteit van Osaka die tot doel had zuurtolerante monomere GFP te ontwerpen die praktisch toepasbaar is op live-celbeeldvorming in zure organellen. "In het huidige onderzoek we hebben een zuurtolerante GFP ontwikkeld. We noemden het Gamillus."

Gamillus is een GFP gekloond uit Olindias formosa (bloemhoedkwal) en vertoont een superieure zuurtolerantie (pKa=3,4) en bijna twee keer zoveel helderheid in vergelijking met de gerapporteerde GFP's. Het fluorescentiespectrum is constant tussen pH 4,5 en 9,0, die in de meeste celtypen tussen het intracellulaire bereik valt. Röntgenkristallografie (een techniek die wordt gebruikt voor het bepalen van de atomaire en moleculaire structuur van een kristal, in dit geval, een Gamillus-kristal) en puntmutagenese suggereren dat de zuurtolerantie van Gamillus wordt toegeschreven aan stabilisatie van deprotonering in zijn chemische structuur. De bevindingen zijn gepubliceerd in Cel Chemische Biologie .

"De toepasbaarheid van Gamillus als een moleculaire tag werd aangetoond door het juiste lokalisatiepatroon van Gamillus-fusies in een verscheidenheid aan cellulaire structuren, inclusief degenen die moeilijk te richten zijn, "De corresponderende auteur Takeharu Nagai zegt. "Wij geloven dat Gamillus een krachtig moleculair hulpmiddel kan zijn voor het onderzoeken van onbekende biologische fenomenen waarbij zure organellen betrokken zijn, zoals autofagie."