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Optimizar la incorporación genética de química sondas en GPCRs para foto-reticulación asignación ...
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JoVE Journal Chemistry
Optimizing the Genetic Incorporation of Chemical Probes into GPCRs for Photo-crosslinking Mapping and Bioorthogonal Chemistry in Live Mammalian Cells

Optimizar la incorporación genética de química sondas en GPCRs para foto-reticulación asignación y la química de Bioorthogonal en células de mamífero vivo

Full Text
9,137 Views
14:02 min
April 9, 2018

DOI: 10.3791/57069-v

Robert Serfling*1, Lisa Seidel*1, Thore Böttke*1, Irene Coin1

1Institute of Biochemistry, Faculty of Life Sciences,University of Leipzig

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a fluorescence assay designed to evaluate the incorporation efficiency of non-canonical amino acids (ncAAs) into proteins in mammalian cells. It highlights the application of ncAAs for studying G-protein coupled receptors (GPCRs), including techniques for photo-crosslinking mapping and bioorthogonal labeling in live cell environments.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Cell Biology
  • Biochemistry

Background

  • Non-canonical amino acids (ncAAs) can enhance protein functionality.
  • Amber codon suppression allows for the incorporation of ncAAs.
  • GPCRs are crucial for various biological processes and drug interactions.
  • Fluorescence assays provide a rapid method for assessing amino acid incorporation.

Purpose of Study

  • To improve the incorporation rate of ncAAs in mammalian cells.
  • To facilitate the mapping of protein-protein interactions.
  • To enable bioorthogonal labeling of surface receptors in live cells.

Methods Used

  • Fluorescence assay for comparing ncAA incorporation rates.
  • Use of amber codon suppression for efficient ncAA incorporation.
  • Photo-crosslinking techniques for mapping ligand binding sites.
  • Bioorthogonal chemistry for site-specific labeling of GPCRs.

Main Results

  • Established a rapid fluorescence assay for ncAA incorporation.
  • Demonstrated efficient incorporation of ncAAs in HEK 293 cells.
  • Mapped ligand binding sites on GPCRs using photo-crosslinking.
  • Achieved fast, catalyst-free labeling of GPCRs with fluorophores.

Conclusions

  • The study provides a valuable tool for investigating GPCR interactions.
  • ncAAs can be effectively utilized for advanced imaging applications.
  • This method enhances our understanding of receptor biology in live cells.

Frequently Asked Questions

What are non-canonical amino acids?
Non-canonical amino acids (ncAAs) are amino acids that are not among the standard 20 amino acids encoded by the genetic code, often used to expand the functionality of proteins.
How does amber codon suppression work?
Amber codon suppression involves using a suppressor tRNA that recognizes the amber stop codon, allowing for the incorporation of ncAAs at that position during protein synthesis.
What is the significance of GPCRs?
G-protein coupled receptors (GPCRs) are critical for transmitting signals from outside the cell to the inside, playing a key role in many physiological processes and drug actions.
What are the advantages of using fluorescence assays?
Fluorescence assays are rapid, sensitive, and allow for real-time monitoring of biochemical processes, making them ideal for studying protein interactions and dynamics.
Can this method be applied to other cell types?
While this study focuses on HEK 293 cells, the methods can potentially be adapted for use in other mammalian cell types.
What are bioorthogonal reactions?
Bioorthogonal reactions are chemical reactions that can occur inside living systems without interfering with native biochemical processes, allowing for specific labeling of biomolecules.

Un análisis simplista de la fluorescencia se presenta para evaluar la eficiencia de amino-acil-tRNA-sintetasa/tRNA pares no-canónico-aminoácidos (ncAAs) incorporar las proteínas expresadas en células de mamíferos. Se describe la aplicación de ncAAs estudiar receptores acoplado proteína G (GPCRs), incluida la asignación de foto-reticulación de enlace sitios bioorthogonal GPCR etiquetado en células vivas.

El objetivo general de este protocolo es mejorar la tasa de incorporación de aminoácidos no canónicos en células de mamíferos para abordar cuestiones biológicas en entornos de células vivas, incluido el mapeo de superficies de interacción proteína-proteína y el etiquetado bioortogonal de receptores de superficie. Mediante la supresión de codones ámbar, se incorporan diferentes aminoácidos no canónicos con diferentes eficiencias. Establecimos un ensayo de fluorescencia para comparar fácilmente las tasas de incorporación de aminoácidos no canónicos en células de mamíferos en un corto período de tiempo.

La incorporación sistemática de aminoácidos no canónicos foto-reticulantes a través de nuestras superficies GPCR permite el mapeo de los sitios de unión del ligando y proporciona información valiosa del receptor de ingesta directamente desde la célula viva. Al incorporar aminoácidos no canónicos de última generación para la química bioortogonal, logramos un marcaje de GPCR específico para el sitio, súper rápido y sin catalizadores con fluoróforos pequeños y brillantes para aplicaciones de imágenes de alta gama en células de mamíferos vivos. Primero, siembre 600.000 células HEK 293 en dos mililitros de medio de crecimiento completo por pocillo en dos placas de seis pocillos.

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Química número 134 supresión de codón de parada de aminoácido (ncAA) ámbar no canónicas eficiencia de incorporación pares orthogonal de amino-acil-tRNA-sintetasa/tRNA Foto-reticulación asignación interfaces de unión de la proteína bioorthogonal química Microscopía de fluorescencia

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