$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Od czasu początkowej charakterystyki białka zielonej fluorescencji (GFP) z Aequorea victoria1, opracowano szeroką paletę genetycznie kodowanych FPs, co pozwala biologom komórkowym na jednoczesne lokalizowanie i śledzenie wielu zdarzeń/białek komórkowych w żywych komórkach2,3. FP pochodzą z wielu organizmów, od meduz po koralowce, a zatem wykazują specyficzne właściwości biofizyczne, które znacznie wykraczają poza ich odpowiednie spektrum fluorescencyjne. Właściwości te obejmują między innymi jasność, fotostabilność i skłonność do oligomeryzacji2,4. Wybór monomerycznych FP jest ważnym aspektem w wyborze odpowiedniego znacznika podczas projektowania reportera fluorescencyjnego, w celu zminimalizowania niewłaściwych interakcji i zmian funkcji partnera fuzji oraz maksymalizacji wydajności reportera dla danego przedziału komórkowego4,5,6. Chociaż GFP z biegiem czasu ewoluował w celu zminimalizowania efektu dodania znacznika fluorescencyjnego do partnera fuzyjnego5,7,8, to, jak nowe warianty FP radzą sobie w porównaniu z GFP, pozostaje trudne do oceny.
Istnieje niewiele metod charakteryzujących zachowanie FPs. Większość z nich polega na testowaniu właściwości biofizycznych FP przy użyciu podejść biochemicznych, takich jak protokoły ultrawirowania i filtracji żelowej9,10,11,12. Takie metody mają zastrzeżenie polegające na stosowaniu oczyszczonych FP w roztworze, oferując niewielki wgląd w ich zachowanie w nienaruszonych komórkach. Opracowanie zorganizowanego testu gładkiej retikulum endoplazmatycznego (OSER) oferuje ilościową ocenę tendencji FP do oligomeryzacji w żywych komórkach13 poprzez testowanie zdolności nadekspresji FP do reorganizacji kanalików retikulum endoplazmatycznego w okółki OSER14. Technika ta może z powodzeniem wykrywać zmiany między monomerycznymi i oligomerycznymi wariantami GFP i innych FP. Opiera się jednak głównie na nadekspresji w przejściowo transfekowanych komórkach, a kwantyfikacja i analiza obrazu mogą być czasochłonne, chyba że technika ta zostanie przyjęta jako zautomatyzowany przepływ pracy zbierania i analizy danych.
Aby uzupełnić te podejścia, stworzyliśmy test, który wykorzystuje wpływ znaczników fluorescencyjnych na toksyczność i agregację ekspansji polyQ w drożdżach15,16. Ekspansja odcinka polyQ z więcej niż 36 powtórzeniami w pierwszym eksonie genu kodującego białko huntingtyny (Htt) jest związana z chorobą Huntingtona17,18. Ekspresja ekspandowanego Httex1 w drożdżach powoduje silną agregację nieprawidłowo sfałdowanego białka Htt w połączeniu z poważnym defektem wzrostu. Co ciekawe, na te fenotypy duży wpływ mają sekwencje flankujące odcinek polyQ, w tym FPs15,16. Racjonalizowano, że różne właściwości FP mogą w różny sposób wpływać na toksyczność polyQ u drożdży. Rzeczywiście, w porównaniu z FP podobnymi do GFP, białka czerwonej fluorescencji i ich wyewoluowane formy wykazały zmniejszoną toksyczność i agregację16. Niniejszy manuskrypt zawiera szczegółowy protokół oceny wpływu FP nowej generacji na toksyczność i agregację poliQ w drożdżach. Test ten pozwala na szybką i potencjalnie wysoką zawartość wariantów FP, która może być stosowana równolegle z wcześniej scharakteryzowanymi technikami w celu optymalnej charakterystyki nowych FP i może ocenić, jak zachowują się w porównaniu z GFP.