Genetically encoded optochemical probes for simultaneous fluorescence reporting and light activation of protein function with two-photon excitation

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 44, 2014, Pages 15551-15558

  Luo, Ji ^a,b   Uprety, Rajendra ^b   Naro, Yuta ^a   Chou, Chungjung ^b   Nguyen, Duy P ^c   Chin, Jason W ^c   Deiters, Alexander ^a  

^a UNIVERSITY OF PITTSBURGH   (United States)

^b NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY   (United States)

^c MRC LABORATORY OF MOLECULAR BIOLOGY   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COUMARIN; LUCIFERASE; LYSINE; MOLECULAR PROBE; PROTEIN;

ARTICLE; BACTERIAL CELL; CONTROLLED STUDY; EMBRYO; ENZYME ACTIVITY; FLUORESCENCE; HUMAN; HUMAN CELL; INFRARED SPECTROSCOPY; MAMMAL CELL; MULTIPHOTON MICROSCOPY; NONHUMAN; PHOTOLYSIS; PROTEIN EXPRESSION; PROTEIN FUNCTION; PROTEIN LOCALIZATION; PROTEIN STRUCTURE; ULTRAVIOLET RADIATION; CHEMISTRY; HEK293 CELL LINE; LIQUID CHROMATOGRAPHY; METHANOSARCINA BARKERI; MOLECULAR PROBE; PHOTON; PHYSIOLOGY; TANDEM MASS SPECTROMETRY;

CHROMATOGRAPHY, LIQUID; FLUORESCENCE; HEK293 CELLS; HUMANS; METHANOSARCINA BARKERI; MOLECULAR PROBES; PHOTONS; PROTEINS; TANDEM MASS SPECTROMETRY;

EID: 84908628019     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5055862     Document Type: Article

References (66)

1. Bort, G.; Gallavardin, T.; Ogden, D.; Dalko, P. I. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 4526-4537
2. Krueger, A. T.; Imperiali, B. ChemBioChem 2013, 14, 788-799
3. Goncalves, M. S. Chem. Rev. 2009, 109, 190-212
4. Klan, P.; Solomek, T.; Bochet, C. G.; Blanc, A.; Givens, R.; Rubina, M.; Popik, V.; Kostikov, A.; Wirz, J. Chem. Rev. 2013, 113, 119-191
5. Brieke, C.; Rohrbach, F.; Gottschalk, A.; Mayer, G.; Heckel, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 8446-8476
6. Riggsbee, C. W.; Deiters, A. Trends Biotechnol. 2010, 28, 468-475
7. Deiters, A. Curr. Opin. Chem. Biol. 2009, 13, 678-686
8. Lee, H. M.; Larson, D. R.; Lawrence, D. S. ACS Chem. Biol. 2009, 4, 409-427
9. Baker, A. S.; Deiters, A. ACS Chem. Biol. 2014, 9, 1398-1407
10. Furuta, T.; Takeuchi, H.; Isozaki, M.; Takahashi, Y.; Kanehara, M.; Sugimoto, M.; Watanabe, T.; Noguchi, K.; Dore, T. M.; Kurahashi, T.; Iwamura, M.; Tsien, R. Y. ChemBioChem. 2004, 5, 1119-1128
11. Furuta, T.; Wang, S. S.; Dantzker, J. L.; Dore, T. M.; Bybee, W. J.; Callaway, E. M.; Denk, W.; Tsien, R. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999, 96, 1193-1200
12. Ando, H.; Furuta, T.; Tsien, R. Y.; Okamoto, H. Nat. Genet. 2001, 28, 317-325
13. Helmchen, F.; Denk, W. Nat. Methods 2005, 2, 932-940
14. Wan, W.; Tharp, J. M.; Liu, W. R. Biochim. Biophys. Acta 2014, 1844, 1059-1070
15. Liu, C. C.; Schultz, P. G. Annu. Rev. Biochem. 2010, 79, 413-444
16. Chin, J. W. Annu. Rev. Biochem. 2014, 83, 379-408
17. Xiao, H.; Peters, F. B.; Yang, P. Y.; Reed, S.; Chittuluru, J. R.; Schultz, P. G. ACS Chem. Biol. 2014, 9, 1092-1096
18. Lang, K.; Davis, L.; Torres-Kolbus, J.; Chou, C.; Deiters, A.; Chin, J. W. Nat. Chem. 2012, 4, 298-304
19. Deiters, A.; Groff, D.; Ryu, Y.; Xie, J.; Schultz, P. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 2728-2731
20. Arbely, E.; Torres-Kolbus, J.; Deiters, A.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11912-11915
21. Chatterjee, A.; Guo, J.; Lee, H. S.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12540-12543
22. Liu, W. R.; Wang, Y. S.; Wan, W. Mol. BioSyst. 2011, 7, 38-47
23. Lemke, E. A.; Summerer, D.; Geierstanger, B. H.; Brittain, S. M.; Schultz, P. G. Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 769-772
24. Summerer, D.; Chen, S.; Wu, N.; Deiters, A.; Chin, J. W.; Schultz, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 9785-9789
25. Gautier, A.; Nguyen, D. P.; Lusic, H.; An, W.; Deiters, A.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4086-4088
26. Uprety, R.; Luo, J.; Liu, J.; Naro, Y.; Samanta, S.; Deiters, A. ChemBioChem 2014, 15, 1793-1799
27. Nguyen, D. P.; Mahesh, M.; Elsaesser, S. J.; Hancock, S. M.; Uttamapinant, C.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2240-2243
28. Wu, N.; Deiters, A.; Cropp, T. A.; King, D.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14306-14307
29. Greiss, S.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14196-14199
30. Bianco, A.; Townsley, F. M.; Greiss, S.; Lang, K.; Chin, J. W. Nat. Chem. Biol. 2012, 8, 748-750
31. Parrish, A. R.; She, X. Y.; Xiang, Z.; Coin, I.; Shen, Z. X.; Briggs, S. P.; Dillin, A.; Wang, L. ACS Chem. Biol. 2012, 7, 1292-1302
32. Kang, J. Y.; Kawaguchi, D.; Coin, I.; Xiang, Z.; O'Leary, D. D. M.; Slesinger, P. A.; Wang, L. Neuron 2013, 80, 358-370
33. Hancock, S. M.; Uprety, R.; Deiters, A.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14819-14824
34. Yanagisawa, T.; Ishii, R.; Fukunaga, R.; Kobayashi, T.; Sakamoto, K.; Yokoyama, S. Chem. Biol. 2008, 15, 1187-1197
35. Polycarpo, C. R.; Herring, S.; Berube, A.; Wood, J. L.; Soll, D.; Ambrogelly, A. FEBS Lett. 2006, 580, 6695-6700
36. Yanagisawa, T.; Ishii, R.; Fukunaga, R.; Kobayashi, T.; Sakamoto, K.; Yokoyama, S. J. Mol. Biol. 2008, 378, 634-652
37. Lang, K.; Davis, L.; Wallace, S.; Mahesh, M.; Cox, D. J.; Blackman, M. L.; Fox, J. M.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10317-10320
38. Schmidt, M. J.; Borbas, J.; Drescher, M.; Summerer, D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1238-1241
39. Wang, Y. S.; Fang, X. Q.; Chen, H. Y.; Wu, B.; Wang, Z. Y. U.; Hilty, C.; Liu, W. S. R. ACS Chem. Biol. 2013, 8, 405-415
40. Tharp, J. M.; Wang, Y. S.; Lee, Y. J.; Yang, Y.; Liu, W. R. ACS Chem. Biol. 2014, 9, 884-890
41. Eswar, N.; Webb, B.; Marti-Renom, M. A.; Madhusudhan, M. S.; Eramian, D.; Shen, M. Y.; Pieper, U.; Sali, A. Current Protocols in Bioinformatics; Wiley: New York, 2006; Chapter 5, Unit 5.6.
42. Case, D. A.; Cheatham, T. E.; Darden, T.; Gohlke, H.; Luo, R.; Merz, K. M.; Onufriev, A.; Simmerling, C.; Wang, B.; Woods, R. J. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1668-1688
43. Morris, G. M.; Huey, R.; Lindstrom, W.; Sanner, M. F.; Belew, R. K.; Goodsell, D. S.; Olson, A. J. J. Comput. Chem. 2009, 30, 2785-2791
44. Kavran, J. M.; Gundllapalli, S.; O'Donoghue, P.; Englert, M.; Soll, D.; Steitz, T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 11268-11273
45. Schneider, S.; Gattner, M. J.; Vrabel, M.; Flugel, V.; Lopez-Carrillo, V.; Prill, S.; Carell, T. ChemBioChem. 2013, 14, 2114-2118
46. Mohn, W. W.; Tiedje, J. M. Microbiol. Rev. 1992, 56, 482-507
47. Zou, Y.; Mi, J.; Cui, J.; Lu, D.; Zhang, X.; Guo, C.; Gao, G.; Liu, Q.; Chen, B.; Shao, C.; Gong, Y. J. Biol. Chem. 2009, 284, 33320-33332
48. Conti, E.; Franks, N. P.; Brick, P. Structure 1996, 4, 287-298
49. Fraga, H.; Fernandes, D.; Novotny, J.; Fontes, R.; Esteves da Silva, J. C. ChemBioChem. 2006, 7, 929-935
50. Zhao, J.; Lin, S.; Huang, Y.; Zhao, J.; Chen, P. R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7410-7413
51. Gautier, A.; Deiters, A.; Chin, J. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2124-2127
52. Hemphill, J.; Chou, C.; Chin, J. W.; Deiters, A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13433-13439
53. Ormo, M.; Cubitt, A. B.; Kallio, K.; Gross, L. A.; Tsien, R. Y.; Remington, S. J. Science 1996, 273, 1392-1395
54. Stepanenko, O. V.; Stepanenko, O. V.; Kuznetsova, I. M.; Verkhusha, V. V.; Turoverov, K. K. Int. Rev. Cell Mol. Biol. 2013, 302, 221-278
55. Sokalingam, S.; Raghunathan, G.; Soundrarajan, N.; Lee, S. G. PLoS One 2012, 7, e40410
56. Inouye, S.; Tsuji, F. I. FEBS Lett. 1994, 351, 211-214
57. Pletnev, S.; Subach, F. V.; Dauter, Z.; Wlodawer, A.; Verkhusha, V. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2243-2253
58. Iizuka, R.; Yamagishi-Shirasaki, M.; Funatsu, T. Anal. Biochem. 2011, 414, 173-178
59. Kutrowska, B. W.; Narczyk, M.; Buszko, A.; Bzowska, A.; Clark, P. L. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 28, 285223
60. Mastroberardino, P. G.; Orr, A. L.; Hu, X. P.; Na, H. M.; Greenamyre, J. T. Free Radic. Biol. Med. 2008, 45, 971-981
61. Chou, C.; Deiters, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6839-6842
62. Edwards, W. F.; Young, D. D.; Deiters, A. ACS Chem. Biol. 2009, 4, 441-445
63. Allnér, O.; Nilsson, L.; Villa, A. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 1493-1502
64. Meagher, K. L.; Redman, L. T.; Carlson, H. A. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1016-1025
65. Lindorff-Larsen, K.; Piana, S.; Palmo, K.; Maragakis, P.; Klepeis, J. L.; Dror, R. O.; Shaw, D. E. Proteins 2010, 78, 1950-1958
66. Halgren, T. A. J. Comput. Chem. 1996, 17, 616-641