Nat. Chem. Biol. | 合成生物传感器表征辅酶A的内稳态

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推荐一篇发表在NCB上的文章,Probing coenzyme A homeostasis with semisynthetic biosensors文章的通讯作者是来自马克斯普朗克医学研究所的Kai Johnsson和Lin Xue研究员。他们主要研究通过发展化学方法实现对活细胞生化活动的可视化和操控。


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辅酶A(CoA)作为一种具有重要生物功能的小分子,对细胞的新陈代谢具有重要作用。细胞内的CoA呈现出区室化的差异性分布。细胞内CoA稳态的维持,对保证细胞正常生命活动的进行有着重要意义。然而目前还缺乏一种能直接在活细胞中表征CoA浓度的工具。


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本文中,研究者们开发了一种半合成的生物传感器,利用CoA依赖的Förster GFP和荧光配体之间的共振能量转移效率的变化来表征活细胞内的CoA浓度。研究者们基于Snifits的设计理念设计了CoA的生物传感器。Snifits是由三部分构成的融合蛋白,包括分析物的结合蛋白、自标记蛋白(SLP)和荧光蛋白。SLP用荧光配体选择性标记,荧光配体分子内与结合蛋白结合,形成传感器的“封闭”构象。分析物可以以浓度依赖的方式从结合蛋白中取代分子内配体,形成“开放”构象。在封闭构象中,荧光配体与荧光蛋白之间的距离越小,Förster共振能量转移(FRET)效率就越高于开放构象,体系的FRET效率就反映了分析物的浓度。作者对经典的CoA结合蛋白ecPanK进行了突变,得到了对CoA结合能力更强的突变体作为Snifits中的分析物结合蛋白;用罗丹明标记ecPank抑制剂TAZ和Halo tag偶联在一起作为SLP单元,使用GFP作为荧光蛋白构建了可以检测CoA的Snifits。当有CoA存在时,CoA会与ecPanK结合,使得Snifts转变为开放构象从而阻断GFP和TAZ间的FRET显示出荧光信号的变化。通过在线粒体和胞质稳定表达不同的CoA-Snifits,可以实现对CoA的亚细胞水平表征。


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基于这一工具,作者对细胞内胞质和线粒体中的游离CoA进行了表征,发现两个转运蛋白SLC25A16和SLC25A42参与了CoA的稳态调节。过表达SLC25A42会提高线粒体游离CoA,但不会提高胞质游离CoA。


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综上,作者构建了一种基于Snifits设计的生物传感器,可以实现对哺乳动物细胞不同细胞器中CoA水平进行表征。


本文作者:Guo ZH
责任编辑:LDY
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41589-022-01172-7
文章引用:DOI:10.1038/s41589-022-01172-7


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