Helligkeit durch lokale Rigidifizierung – LNA-verstärkte FIT-Sonden zur bildgebenden Darstellung von Ribonukleotidpartikeln in vivo†
Felix Hövelmann
Institut für Chemie, Humboldt-Universität zu Berlin, Brook-Taylor-Straße 2, 12489 Berlin (Deutschland)
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Institut für Chemie, Humboldt-Universität zu Berlin, Brook-Taylor-Straße 2, 12489 Berlin (Deutschland)
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Institut für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, Newtonstraße 15, 12489 Berlin (Deutschland)
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Prof. Dr. Oliver Seitz
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Institut für Chemie, Humboldt-Universität zu Berlin, Brook-Taylor-Straße 2, 12489 Berlin (Deutschland)Search for more papers by this authorDiese Arbeit wurde von der Deutsche Forschungsgemeinschaft und European Molecular Biology Laboratory unterstützt. LNA = “locked nucleic acid”, “konformativ fixierte Nukleinsäure”; FIT = “forced intercalation”, “erzwungene Interkalation”.
Abstract
Bei der Analyse der RNA-Dynamik in lebenden Zellen werden üblicherweise transgene Methoden eingesetzt. Diese erfordern modifizierte RNAs und Zellen. Hingegen ermöglichen Hybridisierungs-Fluoreszenzsonden Untersuchungen an Wildtyp-Zellen. Wir haben Nuklease-resistente FIT(“DNA-forced intercalation”)-Sonden entwickelt, in denen hohe Anstiege der Fluoreszenz durch Hybridisierung mit einer großen Helligkeit einhergehen, sodass einzelne Ribonukleotidpartikel (RNP) verfolgt werden können. Hierbei dient ein einzelner Thiazolorange(TO)-Interkalationsfarbstoff als Nukleobasensurrogat während eine benachbarte LNA(“locked nucleic acid”)-Modifikation die Umgebung konformativ fixiert. Dies schließt Fluoreszenzabklingkanäle und erhöht so die Helligkeit von TO in Sonden-Ziel-Komplexen. Zwei FIT-Sonden reichen aus, um oskar-RNPs in lebenden Wildtyp-Oozyten von Drosophila melanogaster zu verfolgen.
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References
- 1
- 1aT. T. Weil, R. M. Parton, I. Davis, Trends Cell Biol. 2010, 20, 380–390;
- 1bV. Marchand, I. Gaspar, A. Ephrussi, Curr. Opin. Cell Biol. 2012, 24, 202–210.
- 2
- 2aG. Bao, W. J. Rhee, A. Tsourkas, Annu. Rev. Biomed. Eng. 2009, 11, 25–47;
- 2bS. Tyagi, Nat. Methods 2009, 6, 331–338.
- 3
- 3aD. P. Bratu, B. J. Cha, M. M. Mhlanga, F. R. Kramer, S. Tyagi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 13308–13313;
- 3bZ. Pianowski, K. Gorska, L. Oswald, C. A. Merten, N. Winssinger, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6492–6497;
- 3cR. M. Franzini, E. T. Kool, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16021–16023;
- 3dH. Abe, J. Wang, K. Furukawa, K. Oki, M. Uda, S. Tsuneda, Y. Ito, Bioconjugate Chem. 2008, 19, 1219–1226;
- 3eS. Kummer, A. Knoll, E. Socher, L. Bethge, A. Herrmann, O. Seitz, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1931–1934; Angew. Chem. 2011, 123, 1972–1975;
- 3fS. Kummer, A. Knoll, E. Socher, L. Bethge, A. Herrmann, O. Seitz, Bioconjugate Chem. 2012, 23, 2051–2060;
- 3gA. G. Torres, M. M. Fabani, E. Vigorito, D. Williams, N. Al-Obaidi, F. Wojciechowski, R. H. Hudson, O. Seitz, M. J. Gait, Nucleic Acids Res. 2012, 40, 2152–2167.
- 4
- 4aB. A. Armitage, Curr. Opin. Chem. Biol. 2011, 15, 806–812;
- 4bM. Baker, Nat. Methods 2012, 9, 787–790.
- 5E. Bertrand, P. Chartrand, M. Schaefer, S. M. Shenoy, R. H. Singer, R. M. Long, Mol. Cell 1998, 2, 437–445.
- 6S. Tyagi, F. R. Kramer, Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303–308.
- 7J. J. Li, X. Fang, S. M. Schuster, W. Tan, Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 1049–1052;
10.1002/(SICI)1521-3773(20000317)39:6<1049::AID-ANIE1049>3.0.CO;2-2 CAS PubMed Web of Science® Google ScholarAngew. Chem. 2000, 112, 1091–1094.
- 8
- 8aO. Seitz, F. Bergmann, D. Heindl, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2203–2206;
10.1002/(SICI)1521-3773(19990802)38:15<2203::AID-ANIE2203>3.0.CO;2-2 CAS PubMed Web of Science® Google ScholarAngew. Chem. 1999, 111, 2340–2343;10.1002/(SICI)1521-3757(19990802)111:15<2340::AID-ANGE2340>3.0.CO;2-N Web of Science® Google Scholar
- 8bO. Köhler, O. Seitz, Chem. Commun. 2003, 2938–2939;
- 8cO. Köhler, D. Venkatrao, D. V. Jarikote, O. Seitz, ChemBioChem 2005, 6, 69–77;
- 8dE. Socher, L. Bethge, A. Knoll, N. Jungnick, A. Herrmann, O. Seitz, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 9555–9559; Angew. Chem. 2008, 120, 9697–9701.
- 9
- 9aL. Bethge, I. Singh, O. Seitz, Org. Biomol. Chem. 2010, 8, 2439–2448;
- 9bF. Hövelmann, L. Bethge, O. Seitz, ChemBioChem 2012, 13, 2072–2081.
- 10F. Hövelmann, I. Gaspar, A. Ephrussi, O. Seitz, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19025–19032.
- 11
- 11aV. Karunakaran, J. L. Perez Lustres, L. Zhao, N. P. Ernsting, O. Seitz, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2954–2962;
- 11bL. G. Lee, C.-H. Chen, L. A. Chiu, Cytometry 1986, 7, 508–517;
- 11cJ. Nygren, N. Svanvik, M. Kubista, Biopolymers 1998, 46, 39–51.
10.1002/(SICI)1097-0282(199807)46:1<39::AID-BIP4>3.0.CO;2-Z CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- 12
- 12aG. L. Silva, V. Ediz, D. Yaron, B. A. Armitage, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5710–5718;
- 12bA. Sanchez-Galvez, P. Hunt, M. A. Robb, M. Olivucci, T. Vreven, H. B. Schlegel, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2911–2924;
- 12cA. Yartsev, J.-L. Alvarez, U. Åberg, V. Sundström, Chem. Phys. Lett. 1995, 243, 281–289.
- 13M. Petersen, K. Bondensgaard, J. Wengel, J. P. Jacobsen, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5974–5982.
- 14
- 14aK. E. Nielsen, S. K. Singh, J. Wengel, J. P. Jacobsen, Bioconjugate Chem. 2000, 11, 228–238;
- 14bM. Petersen, C. B. Nielsen, K. E. Nielsen, G. A. Jensen, K. Bondensgaard, S. K. Singh, V. K. Rajwanshi, A. A. Koshkin, B. M. Dahl, J. Wengel, J. P. Jacobsen, J. Mol. Recognit. 2000, 13, 44–53;
10.1002/(SICI)1099-1352(200001/02)13:1<44::AID-JMR486>3.0.CO;2-6 CAS PubMed Web of Science® Google Scholar
- 14cK. E. Nielsen, J. Rasmussen, R. Kumar, J. Wengel, J. P. Jacobsen, M. Petersen, Bioconjugate Chem. 2004, 15, 449–457.
- 15
- 15aA. Ivanova, G. Jezierski, N. Rosch, Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 414–421;
- 15bA. Ivanova, N. Rosch, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 9307–9319.
- 16U. Wenge, J. Wengel, H.-A. Wagenknecht, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10026–10029; Angew. Chem. 2012, 124, 10168–10172.
- 17
- 17aS. Obika, D. Nanbu, Y. Hari, J. Andoh, K. Morio, T. Doi, T. Imanishi, Tetrahedron Lett. 1998, 39, 5401–5404;
- 17bA. A. Koshkin, P. Nielsen, M. Meldgaard, V. K. Rajwanshi, S. K. Singh, J. Wengel, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13252–13253.
- 18D. V. Jarikote, N. Krebs, S. Tannert, B. Röder, O. Seitz, Chem. Eur. J. 2007, 13, 300–310.
- 19
- 19aA. Ephrussi, L. K. Dickinson, R. Lehmann, Cell 1991, 66, 37–50;
- 19bJ. Kim-Ha, J. L. Smith, P. M. Macdonald, Cell 1991, 66, 23–35.
- 20V. L. Zimyanin, K. Belaya, J. Pecreaux, M. J. Gilchrist, A. Clark, I. Davis, D. St Johnston, Cell 2008, 134, 843–853.
- 21
- 21aH. Jambor, C. Brunel, A. Ephrussi, RNA 2011, 17, 2049–2057;
- 21bM. Chekulaeva, M. W. Hentze, A. Ephrussi, Cell 2006, 124, 521–533.
- 22Obwohl das Signal-zu Rausch-Verhältnis der Partikelmerkmale, die durch diese Kombination an FIT-Sonden detektiert wurden, vergleichbar blieb (Abbildung 4 B), war die nicht hintergrundkorrigierte Helligkeit (Abbildung 4 A und A′′) deutlich geringer als beim oskMS2-GFP-System (Abbildung 3 A und A′′).
- 23S. Ghosh, V. Marchand, I. Gaspar, A. Ephrussi, Nat. Struct. Mol. Biol. 2012, 19, 441–449.
- 24Die Qualität der Bildgebung mit FIT-Sonden war dem oskMS2-GFP-System geringfügig unterlegen, insbesondere bei Beachtung des Hintergrundsignals (siehe z. B. Abbildungen 4 E, S3 E und S4 C). Dies war zu erwarten, da freie MCP-GFP-Moleküle im Kern der entfernten Schwesterzellen akkumuliert werden, während injizierte, ungebundene Sonden homogen in der Zelle verteilt vorliegen.
- 25M. M. Mhlanga, D. P. Bratu, A. Genovesio, A. Rybarska, N. Chenouard, U. Nehrbass, J. C. Olivo-Marin, PloS one 2009, 4, e 6241.
- 26Y. Shimada, K. M. Burn, R. Niwa, L. Cooley, Dev. Biol. 2011, 355, 250–262.
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