シグナル伝達を時空間的に可視化する高感度FRETバイオセンサーを創作するための多目的ツールキット

Sci. Signal., 23 July 2013
Vol. 6, Issue 285, p. rs12
[DOI: 10.1126/scisignal.2004135]

Rafael D. Fritz¹, Michel Letzelter^1*, Andreas Reimann¹, Katrin Martin¹, Ludovico Fusco¹, Laila Ritsma², Bas Ponsioen², Erika Fluri¹, Stefan Schulte-Merker^2,3, Jacco van Rheenen^2,4, and Olivier Pertz^1†

¹ Institute of Biochemistry and Genetics, Department of Biomedicine, University of Basel, Mattenstrasse 28, 4058 Basel, Switzerland.
² Hubrecht Institute-Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences and University Medical Center Utrecht, Uppsalalaan 8, 3584 CT Utrecht, the Netherlands.
³ Experimental Zoology Group, Wageningen UR, 6708 Wageningen, the Netherlands.
⁴ Cancer Genomics Netherlands, 3508 TC Utrecht, the Netherlands.

^* Present address: PerkinElmer, Bahnstrasse 8, 8603 Schwerzenbach, Switzerland.

†?Corresponding author. E-mail: olivier.pertz@unibas.ch

要約

蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）に基づく、遺伝学的にコードされたレシオ測定可能なバイオセンサーは細胞のシグナル伝達の時空間動態を研究するのに強力なツールである。しかしながら、感度に欠けるバイオセンサーが多い。われわれは、双極子の配向を変え、FRET効率を維持したまま、異なるシグナル伝達分子による構造的制約によりよく対応できる、供与蛍光団および受容蛍光団双方の循環置換突然変異を含むバイオセンサーライブラリーを提示した。この戦略により、既存のRhoAおよび細胞外シグナル調節キナーゼ（ERK）バイオセンサーの輝度およびダイナミックレンジを改良した。この改良RhoAバイオセンサーを用いることで、われわれは、RhoAが崩壊する成長円錐全体で広く活性化されるにもかかわらず、軸索伸張時の成長円錐フィロポディア内のF-アクチン束の先端におけるマイクロメートルサイズのRhoA活性領域を発見した。RhoAはまた、運動性線維芽細胞の先端のフィロポディアおよび突き出た膜構造においても活性化していた。さらに、改良ERKバイオセンサーを用いて、低倍率顕微鏡を用いた複数の細胞のERK活性化動態の同時計測およびゼブラフィッシュにおけるin vivo FRETイメージングを行った。このように、われわれは、高感度バイオセンサーを容易に創作できる、ベクターセットからなるコンストラクションツールキットを提供する。

R. D. Fritz, M. Letzelter, A. Reimann, K. Martin, L. Fusco, L. Ritsma, B. Ponsioen, E. Fluri, S. Schulte-Merker, J. van Rheenen, O. Pertz, A Versatile Toolkit to Produce Sensitive FRET Biosensors to Visualize Signaling in Time and Space. Sci. Signal. 6, rs12 (2013).