ポリ-ADP-リボースのための遺伝的にコードされた蛍光センサー

Genetically Encoded Fluorescent Sensor for Poly-ADP-Ribose.

• Ekaterina O Serebrovskaya
• Nadezda M Podvalnaya
• Varvara V Dudenkova
• Anna S Efremova
• Nadya G Gurskaya
• Dmitry A Gorbachev
• Artem V Luzhin
• Omar L Kantidze
• Elena V Zagaynova
• Stanislav I Shram
• Konstantin A Lukyanov

抄録

ポリADP-リボシル化(PARylation)は、タンパク質やDNAの可逆的な翻訳後修飾であり、DNA損傷応答、複製、転写、細胞死などの様々な細胞過程で重要な役割を果たしています。ここでは、フェルスター共鳴エネルギー移動（Förster resonance energy transfer: FRET）に基づいて、ポリ（ADP-リボース）（PAR）のための完全に遺伝的にコードされた蛍光センサーを設計しました。このセンサーは、イソ-ADP-リボース内部のPAR特異的構造単位を認識するWWEドメインをPARターゲティングモジュールとして使用した。センサーは、それぞれがRNF146 E3ユビキチンリガーゼタンパク質のRNF146 E3ユビキチンリガーゼのWWEドメインと融合したシアンターコイズ2と黄色のヴィーナス蛍光タンパク質から構成されていた。この二重構造センサーsPARroW（WWEに依存したPARセンサー）は、過酸化水素処理、紫外線照射、ハイパーサーミアなどの異なる刺激に応答して、生きた哺乳類細胞におけるPARの蓄積と枯渇をモニタリングすることを可能にした。

Poly-(ADP-ribosyl)-ation (PARylation) is a reversible post-translational modification of proteins and DNA that plays an important role in various cellular processes such as DNA damage response, replication, transcription, and cell death. Here we designed a fully genetically encoded fluorescent sensor for poly-(ADP-ribose) (PAR) based on Förster resonance energy transfer (FRET). The WWE domain, which recognizes iso-ADP-ribose internal PAR-specific structural unit, was used as a PAR-targeting module. The sensor consisted of cyan Turquoise2 and yellow Venus fluorescent proteins, each in fusion with the WWE domain of RNF146 E3 ubiquitin ligase protein. This bipartite sensor named sPARroW (sensor for PAR relying on WWE) enabled monitoring of PAR accumulation and depletion in live mammalian cells in response to different stimuli, namely hydrogen peroxide treatment, UV irradiation and hyperthermia.