Expanding the chemistry of fluorescent protein biosensors through genetic incorporation of unnatural amino acids

Molecular BioSystems

Volumn 9, Issue 12, 2013, Pages 2961-2970

  Niu, Wei ^a   Guo, Jiantao ^a  

^a UNIVERSITY OF NEBRASKA LINCOLN   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACID; FLUORESCENT DYE; PHOTOPROTEIN;

ANIMAL; CHEMISTRY; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; GENETIC PROCEDURES; GENETICS; HUMAN; METABOLISM; PROCEDURES;

AMINO ACIDS; ANIMALS; BIOSENSING TECHNIQUES; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; FLUORESCENT DYES; HUMANS; LUMINESCENT PROTEINS;

EID: 84887075652     PISSN: 1742206X     EISSN: 17422051     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3mb70204a     Document Type: Review

References (113)

1. D. M. Chudakov M. V. Matz S. Lukyanov K. A. Lukyanov Physiol. Rev. 2010 90 1103 1163
2. R. H. Newman M. D. Fosbrink J. Zhang Chem. Rev. 2011 111 3614 3666
3. W. B. Frommer M. W. Davidson R. E. Campbell Chem. Soc. Rev. 2009 38 2833 2841
4. M. Zimmer Chem. Rev. 2002 102 759 781
5. R. Y. Tsien Annu. Rev. Biochem. 1998 67 509 544
6. H. Wang E. Nakata I. Hamachi ChemBioChem 2009 10 2560 2577
7. O. Shimomura F. H. Johnson Y. Saiga J. Cell. Comp. Physiol. 1962 59 223 239
8. N. C. Shaner R. E. Campbell P. A. Steinbach B. N. G. Giepmans A. E. Palmer R. Y. Tsien Nat. Biotechnol. 2004 22 1567 1572
9. A. Miyawaki J. Llopis R. Helm J. M. McCaffery J. A. Adams M. Ikura R. Y. Tsien Nature 1997 388 882 887
10. N. Ayyadurai N. S. Prabhu K. Deepankumar S.-G. Lee H.-H. Jeong C.-S. Lee H. Yun Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 6534 6537
11. F. Wang W. Niu J. Guo P. G. Schultz Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 10132 10135
12. S. Chen Z.-j. Chen W. Ren H.-W. Ai J. Am. Chem. Soc. 2012 134 9589 9592
13. X. Liu J. Li C. Hu Q. Zhou W. Zhang M. Hu J. Zhou J. Wang Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 4805 4809
14. D. Groff F. Wang S. Jockusch N. J. Turro P. G. Schultz Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 7677 7679
15. D. A. Dougherty Curr. Opin. Chem. Biol. 2000 4 645 652
16. D. L. Beene D. A. Dougherty H. A. Lester Curr. Opin. Neurobiol. 2003 13 264 270
17. E. A. Rodriguez H. A. Lester D. A. Dougherty Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 8650 8655
18. N. Budisa C. Minks S. Alefelder W. Wenger F. Dong L. Moroder R. Huber FASEB J. 1999 13 41 51
19. J. A. Johnson Y. Y. Lu J. A. Van Deventer D. A. Tirrell Curr. Opin. Chem. Biol. 2010 14 774 780
20. H. Duewel E. Daub V. Robinson J. F. Honek Biochemistry 1997 36 3404 3416
21. W. A. Hendrickson J. R. Horton D. M. LeMaster EMBO J. 1990 9 1665 1672
22. J. O. Boles K. Lewinski M. Kunkle J. D. Odom R. B. Dunlap L. Lebioda Nat. Struct. Biol. 1994 1 283 284
23. K. Kirshenbaum I. S. Carrico D. A. Tirrell ChemBioChem 2002 3 235 237
24. D. Datta P. Wang I. S. Carrico S. L. Mayo D. A. Tirrell J. Am. Chem. Soc. 2002 124 5652 5653
25. I. Kwon K. Kirshenbaum D. A. Tirrell J. Am. Chem. Soc. 2003 125 7512 7513
26. V. Döring H. D. Mootz L. A. Nangle T. L. Hendrickson V. de Crécy-Lagard P. Schimmel P. Marlière Science 2001 292 501 504
27. H.-W. Ai Anal. Bioanal. Chem. 2012 403 2089 2102
28. C. C. Liu P. G. Schultz Annu. Rev. Biochem. 2010 79 413 444
29. J. W. Chin Science 2012 336 428 429
30. T. Hohsaka M. Sisido Curr. Opin. Chem. Biol. 2002 6 809 815
31. A. Miyawaki J. Llopis R. Heim J. M. McCaffery J. A. Adams M. Ikura R. Y. Tsien Nature 1997 388 882 887
32. M. Mank O. Griesbeck Chem. Rev. 2008 108 1550 1564
33. S. Cabantous J.-D. Pedelacq B. L. Mark C. Naranjo T. C. Terwilliger G. S. Waldo J. Struct. Funct. Genomics 2005 6 113 119
34. T. Nagai A. Sawano E. S. Park A. Miyawaki Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001 98 3197 3202
35. J. Nakai M. Ohkura K. Imoto Nat. Biotechnol. 2001 19 137 141
36. M. Chalfie Y. Tu G. Euskirchen W. W. Ward D. C. Prasher Science 1994 263 802 805
37. A. B. Cubitt R. Heim S. R. Adams A. E. Boyd L. A. Gross R. Y. Tsien Trends Biochem. Sci. 1995 20 448 455
38. L. J. Pouwels L. Zhang N. H. Chan P. C. Dorrestein R. M. Wachter Biochemistry 2008 47 10111 10122
39. L. Zhang H. N. Patel J. W. Lappe R. M. Wachter J. Am. Chem. Soc. 2006 128 4766 4772
40. V. V. Verkhusha K. A. Lukyanov Nat. Biotechnol. 2004 22 289 296
41. X. Shu N. C. Shaner C. A. Yarbrough R. Y. Tsien S. J. Remington Biochemistry 2006 45 9639 9647
42. D. P. Barondeau C. D. Putnam C. J. Kassmann J. A. Tainer E. D. Getzoff Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 12111 12116
43. B. D. Rao M. D. Kemple F. G. Prendergast Biophys. J. 1980 32 630 632
44. E. Brustad M. L. Bushey J. W. Lee D. Groff W. Liu P. G. Schultz Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 8220 8223
45. J. W. Chin S. W. Santoro A. B. Martin D. S. King L. Wang P. G. Schultz J. Am. Chem. Soc. 2002 124 9026 9027
46. A. Deiters D. Groff Y. Ryu J. Xie P. G. Schultz Angew. Chem., Int. Ed. 2006 45 2728 2731
47. J. L. Vinkenborg T. J. Nicolson E. A. Bellomo M. S. Koay G. A. Rutter M. Merkx Nat. Methods 2009 6 737 740
48. L. Alfonta Z. Zhang S. Uryu J. A. Loo P. G. Schultz J. Am. Chem. Soc. 2003 125 14662 14663
49. H. S. Lee G. Spraggon P. G. Schultz F. Wang J. Am. Chem. Soc. 2009 131 2481 2483
50. J. Xie W. Liu P. G. Schultz Angew. Chem., Int. Ed. 2007 46 9239 9242
51. T. A. Richmond T. T. Takahashi R. Shimkhada J. Bernsdorf Biochem. Biophys. Res. Commun. 2000 268 462 465
52. N. Tansila K. Becker C. I. Na-Ayudhya V. Prachayasittikul L. Buelow Biotechnol. Lett. 2008 30 1391 1396
53. N. Tansila T. Tantimongcolwat C. Isarankura-Na-Ayudhya C. Nantasenamat V. Prachayasittikul Int. J. Biol. Sci. 2007 3 463 470
54. V. Prachayasittikul C. I. N. Ayudhya S. Boonpangrak H. J. Galla J. Membr. Biol. 2004 200 47 56
55. M. Mold L. Ouro-Gnao B. M. Wieckowski C. Exley Sci. Rep. 2013 3 1256
56. M. A. Lovell J. D. Robertson W. J. Teesdale J. L. Campbell W. R. Markesbery J. Neurol. Sci. 1998 158 47 52
57. Y.-M. Song M.-D. Chen Clin. Biochem. 2000 33 589 590
58. M. S. Nasir C. J. Fahrni D. A. Suhy K. J. Kolodsick C. P. Singer T. V. O'Halloran JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 1999 4 775 783
59. P. J. Dittmer J. G. Miranda J. A. Gorski A. E. Palmer J. Biol. Chem. 2009 284 16289 16297
60. R. A. Bozym R. B. Thompson A. K. Stoddard C. A. Fierke ACS Chem. Biol. 2006 1 103 111
61. E. M. W. M. Van Dongen T. H. Evers L. M. Dekkers E. W. Meijer L. W. J. Klomp M. Merkx J. Am. Chem. Soc. 2007 129 3494 3495
62. C. J. Frederickson D. W. Moncrieff Biol. Signals 1994 3 127 139
63. T. Budde A. Minta J. A. White A. R. Kay Neuroscience 1997 79 347 358
64. J. R. Stone S. Yang Antioxid. Redox Signaling 2006 8 243 270
65. E. A. Veal A. M. Day B. A. Morgan Mol. Cell 2007 26 1 14
66. L. B. Poole K. J. Nelson Curr. Opin. Chem. Biol. 2008 12 18 24
67. C. E. Paulsen K. S. Carroll ACS Chem. Biol. 2010 5 47 62
68. S. G. Rhee Science 2006 312 1882 1883
69. A. R. Lippert G. C. Van de Bittner C. J. Chang Acc. Chem. Res. 2011 44 793 804
70. V. V. Belousov A. F. Fradkov K. A. Lukyanov D. B. Staroverov K. S. Shakhbazov A. V. Terskikh S. Lukyanov Nat. Methods 2006 3 281 286
71. K. N. Markvicheva D. S. Bilan N. M. Mishina A. Y. Gorokhovatsky L. M. Vinokurov S. Lukyanov V. V. Belousov Bioorg. Med. Chem. 2011 19 1079 1084
72. D. S. Bilan L. Pase L. Joosen A. Y. Gorokhovatsky Y. G. Ermakova T. W. J. Gadella C. Grabher C. Schultz S. Lukyanov V. V. Belousov ACS Chem. Biol. 2012 8 535 542
73. M. Gutscher M. C. Sobotta G. H. Wabnitz S. Ballikaya A. J. Meyer Y. Samstag T. P. Dick J. Biol. Chem. 2009 284 31532 31540
74. M. Giorgio M. Trinei E. Migliaccio P. G. Pelicci Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007 8 722 728
75. J. R. Stone Arch. Biochem. Biophys. 2004 422 119 124
76. E. W. Miller A. E. Albers A. Pralle E. Y. Isacoff C. J. Chang J. Am. Chem. Soc. 2005 127 16652 16659
77. C. A. Wagner J. Nephrol. 2009 22 173 176
78. D. Mancardi C. Penna A. Merlino S. P. Del D. A. Wink P. Pagliaro Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2009 1787 864 872
79. L. Li P. Rose P. K. Moore Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2011 51 169 187
80. A. Tangerman J. Chromatogr., B: Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 2009 877 3366 3377
81. T. Ubuka J. Chromatogr., B: Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 2002 781 227 249
82. J. E. Doeller T. S. Isbell G. Benavides J. Koenitzer H. Patel R. P. Patel J. R. Lancaster V. M. Darley-Usmar D. W. Kraus Anal. Biochem. 2005 341 40 51
83. T. Nagata S. Kage K. Kimura K. Kudo M. Noda J. Forensic Sci. 1990 35 706 712
84. O. Kabil R. Banerjee J. Biol. Chem. 2010 285 21903 21907
85. K. R. Olson Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2009 1787 856 863
86. J. Furne A. Saeed M. D. Levitt Am. J. Physiol. 2008 295 R1479 R1485
87. M. W. Warenycia L. R. Goodwin C. G. Benishin R. J. Reiffenstein D. M. Francom J. D. Taylor F. P. Dieken Biochem. Pharmacol. 1989 38 973 981
88. C. Liu B. Peng S. Li C.-M. Park A. R. Whorton M. Xian Org. Lett. 2012 14 2184 2187
89. A. R. Lippert E. J. New C. J. Chang J. Am. Chem. Soc. 2011 133 10078 10080
90. C. Liu J. Pan S. Li Y. Zhao L. Y. Wu C. E. Berkman A. R. Whorton M. Xian Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 10327 10329
91. H. Peng Y. Cheng C. Dai A. L. King B. L. Predmore D. J. Lefer B. Wang Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 9672 9675
92. Y. Qian J. Karpus O. Kabil S.-Y. Zhang H.-L. Zhu R. Banerjee J. Zhao C. He Nat. Commun. 2011 2 495
93. K. Sasakura K. Hanaoka N. Shibuya Y. Mikami Y. Kimura T. Komatsu T. Ueno T. Terai H. Kimura T. Nagano J. Am. Chem. Soc. 2011 133 18003 18005
94. H. Peng W. Chen Y. Cheng L. Hakuna R. Strongin B. Wang Sensors 2012 12 15907 15946
95. N. C. Shaner G. H. Patterson M. W. Davidson J. Cell Sci. 2007 120 4247 4260
96. S. W. Hell Nat. Methods 2009 6 24 32
97. E. Betzig G. H. Patterson R. Sougrat O. W. Lindwasser S. Olenych J. S. Bonifacino M. W. Davidson J. Lippincott-Schwartz H. F. Hess Science 2006 313 1642 1645
98. H. Tsutsui S. Karasawa H. Shimizu N. Nukina A. Miyawaki EMBO Rep. 2005 6 233 238
99. S. Habuchi R. Ando P. Dedecker W. Verheijen H. Mizuno A. Miyawaki J. Hofkens Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 9511 9516
100. G. H. Patterson J. Lippincott-Schwartz Science 2002 297 1873 1877
101. Y. Rahimi S. Shrestha T. Banerjee S. K. Deo Anal. Biochem. 2007 370 60 67
102. W. Liu A. Brock S. Chen S. Chen P. G. Schultz Nat. Methods 2007 4 239 244
103. W. Wang J. K. Takimoto G. V. Louie T. J. Baiga J. P. Noel K.-F. Lee P. A. Slesinger L. Wang Nat. Neurosci. 2007 10 1063 1072
104. E. Arbely J. Torres-Kolbus A. Deiters J. W. Chin J. Am. Chem. Soc. 2012 134 11912 11915
105. A. Chatterjee J. Guo H. S. Lee P. G. Schultz J. Am. Chem. Soc. 2013 135 12540 12543
106. K. Wang H. Neumann S. Y. Peak-Chew J. W. Chin Nat. Biotechnol. 2007 25 770 777
107. W. An J. W. Chin Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 8477 8482
108. K. Wang W. H. Schmied J. W. Chin Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 2288 2297
109. J. C. Anderson N. Wu S. W. Santoro V. Lakshman D. S. King P. G. Schultz Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004 101 7566 7571
110. H. Neumann K. Wang L. Davis M. Garcia-Alai J. W. Chin Nature 2010 464 441 444
111. M. Taki J. Matsushita M. Sisido ChemBioChem 2006 7 425 428
112. W. Niu P. G. Schultz J. Guo ACS Chem. Biol. 2013 8 1640 1645
113. J. Chan S. C. Dodani C. J. Chang Nat. Chem. 2012 4 973 984