用激酶易位报告(KTRs)在单细胞水平测定激酶活性

由贝丝学会主席

激酶:它们调节许多蛋白质约1/3的人类蛋白质预计在至少一个位点上被磷酸化。磷酸化对于调节信号转导和测量单细胞水平的激酶活性尤为重要,可以有助于拉伸信号传导活性和细胞表型之间的连接。一种监测活单细胞激酶活性的一种方法是烦恼但是FRET的记者们在设计上很有挑战性,而且很难实现多元化。隐蔽实验室提供了激酶易位报告(ktr)的替代工具,其细胞定位作为激酶活性的代理测量。ktr的主要优点是易于创建和简单复用。

FRET激酶报告的问题

  • 困难的多路复用:FRET报告由两种荧光蛋白组成,它们具有非常特殊的光谱特性,限制了哪些荧金宝搏app下载光团可以被多路复用在一起。
  • 具有挑战性的设计:FRET报告蛋白的活性取决于供体蛋白和受体蛋白的距离和方向,这很难预测。
  • 慢去磷酸化率:基于FRET的记者可以具有比KTR的较慢的去磷酸化率,该率被假设为由具有磷酸化构象的荧光酶可接近的磷酸化构象引起的。

激酶易位记者(ktrs)

激酶易位记者(KTRS)是遗传编码的荧光激酶记者。KTR由荧光标记的底物组成,用于感兴趣的激酶,其进一步融合到二分核定位信号(BNL)和核导出信号(NES),两者都是可磷的。在磷酸化之前,KTR定位于核,但在磷酸化BNL活性后,抑制了NES活性,导致报告者的细胞质易位。结果,根据其磷酸化状态,KTR被穿梭进出核。细胞质与核荧光的相对比用作激酶活性的代理。

激酶易位报告基因示意图

城的优势KTRs

在测定激酶活性时,与FRET报告相比,ktr有两个关键优势。首先,它们很容易复用。他们的设计允许荧光蛋白的灵活交换,并且当有有限光谱重叠的荧光蛋白一起使用时,复用很金宝搏app下载简单。其次,ktr很容易设计。KTR功能的关键决定因素是可磷酸化残基的位置以及bNLS和NES序列,这两个序列之前已经被描述过。有关bNLS和NES序列设计的更多细节见Kudo等的框1。

城的缺点KTRs

与FRET记者相比,KTRs也有一些缺点。首先,KTRs监测发生在细胞质和/或细胞核中的激酶活性,而基于fret的报告可以用来测量特定亚细胞室中的激酶活性。第二,由于KTR在细胞核和细胞质之间穿梭,核的输出和输入速率会影响KTR的转运。隐蔽实验室的研究表明,这些速率对KTR的影响可以忽略不计,然而,在设计KTR实验时,核易位率是另一个需要考虑的变量。第三,ktr不适合监测核膜破裂时发生的激酶活性(没有细胞核,就没有细胞核定位来监测)。

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参考

Kudo, T., Jeknić, S., Macklin, D.N, Akhter, S., Hughey, J.J., Regot, S., & Covert, M.W.(2018)。用易位报告技术测定活细胞中单个细胞激酶活性。自然协议,13 1, 155 - 169。PMID:29266096

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