Са²⁺-регулируемый фотопротеин обелин как N-концевой партнер при конструировании слитых белков

Abstract

Са²⁺-регулируемые фотопротеины, генетически слитые с биоспецифическими полипептидами, широко используются как репортеры для внутриклеточного мониторинга Са²⁺, а также в анализе in vitro. Ранее было показано, что модификации фотопротеина акворина по С-концу приводят к потере его биолюминесцентной активности, поэтому химерные белки получали только присоединением полипептида к его N-концу. В представленной работе исследуется возможность получения слитых белков по С-концу другого фотопротеина - обелина. При этом вначале обелин (OL) генетически удлинили на одну аминокислоту - тирозин (Y), а затем получили обелин, слитый через длинный гибкий линкер (31 аминокислота) с зеленым флуоресцентным белком медузы Clytia gregaria (cgreGFP). Оба белка (OL-Y и OL-cgreGFP) были выделены, их основные свойства изучены. Показано, что OL-Y образует устойчивый фотопротеиновый комплекс, биолюминесцентная активность которого составляет 75 % активности обелина дикого типа (WT-OL). Активность OL-cgreGFP составляет 46 % от активности WT-OL. При запуске биолюминесцентной реакции ионами кальция наблюдается эффективный резонансный перенос энергии, в котором обелиновая часть химерного белка является донором, а cgreGFP - акцептором энергии. Таким образом установлено, что репортерные молекулы на основе Ca²⁺-регулируемого фотопротеина обелина могут быть получены генетическим слиянием с биоспецифическими полипептидами по его С-концу.

Ca²⁺-regulated photoproteins genetically fused with biospecific polipeptides have been extensively used in intracellular Ca²⁺ measurements and in the development of binding assays. Gene fusions to aequorin have been limited to its N-terminus, since as previous studies indicated the protein loses bioluminescent activity upon modification of its C-terminus. To investigate this in regard to another photoprotein - obelin (OL) the one was elongated at its C-terminus with tyrosine (Y) and then fused with green fluorescent protein Clytia gregaria (cgreGFP) through the flexible 31 aa linker. Both proteins (OL-Y and OL-cgreGFP) were isolated and investigated. The OL-Y was found to form a stable photoprotein comlex, possessing 75 % of WT-OL bioluminescent activity. OL-cgreGFP activity preserves 46 % of WT-OL activity and demonstrates an effective resonance energy transfer, where OL-partner and cgreGFP-partner are energy donor and acceptor respectively. Thus, it was shown that the labels on the base of Ca²⁺-regulated photoprotein obelin may be obtained by fusing with biospecific polypeptides regardless its termini.