Structure-guided directed evolution of highly selective p450-based magnetic resonance imaging sensors for dopamine and serotonin.
Structure-guided directed evolution of highly selective p450-based magnetic resonance imaging sensors for dopamine and serotonin.
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用于多巴胺和血清素的高选择性 p450 磁共振成像传感器的结构引导定向进化。
DOI：
10.1016/j.jmb.2012.05.029
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发表时间：
2012-09-14
影响因子：
5.6
通讯作者：
Arnold, Frances H.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Brustad, Eric M.;Lelyveld, Victor S.;Snow, Christopher D.;Crook, Nathan;Jung, Sang Taek;Martinez, Francisco M.;Scholl, Timothy J.;Jasanoff, Alan;Arnold, Frances H.
允许分子神经事件动态可视化的新工具对于研究大脑活动和疾病的基础是重要的。由于磁共振方法的非侵入性和良好的时间和空间分辨率，允许配体敏感磁共振成像（MRI）的传感器是有用的试剂。顺磁性金属蛋白可以作为有效的MRI传感器，因为蛋白质活性位点赋予的选择性和使用定向进化等技术调整蛋白质特性的能力。在这里，我们展示了细胞色素P450 BM3血红素结构域（BM3h）活性位点的结构引导定向进化产生了对小分子具有亚微摩尔亲和力的高选择性MRI探针。我们报告了一个新的，高亲和力的多巴胺传感器以及第一个MRI报告血清素，用它我们证明了体外神经递质释放的量化。我们还对进化的BM3h谱系进行了详细的结构分析，系统地剖析了这些工程蛋白的神经递质结合亲和力、选择性和增强的MRI对比活性的分子基础。
New tools that allow dynamic visualization of molecular neural events are important for studying the basis of brain activity and disease. Sensors that permit ligand-sensitive magnetic resonance imaging (MRI) are useful reagents due to the non-invasive nature and good temporal and spatial resolution of MR methods. Paramagnetic metalloproteins can be effective MRI sensors due to the selectivity imparted by the protein active site and the ability to tune protein properties using techniques such as directed evolution. Here we show that structure-guided directed evolution of the active site of the cytochrome P450 BM3 heme domain (BM3h) produces highly selective MRI probes with sub-micromolar affinities for small molecules. We report a new, high affinity dopamine sensor as well as the first MRI reporter for serotonin, with which we demonstrate quantification of neurotransmitter release in vitro. We also present a detailed structural analysis of evolved BM3h lineages to systematically dissect the molecular basis of neurotransmitter binding affinity, selectivity, and enhanced MRI contrast activity in these engineered proteins.
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DOI：
10.1107/s0907444905036693
发表时间：
2006-01-01
影响因子：
2.2
作者：
Evans, P
通讯作者：
Evans, P
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
影响因子：
56.9
作者：
EWING, AG;BIGELOW, JC;WIGHTMAN, RM
通讯作者：
WIGHTMAN, RM
DOI：
10.1107/s0907444909052925
发表时间：
2010-02
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography
影响因子：
--
作者：
Adams PD;Afonine PV;Bunkóczi G;Chen VB;Davis IW;Echols N;Headd JJ;Hung LW;Kapral GJ;Grosse-Kunstleve RW;McCoy AJ;Moriarty NW;Oeffner R;Read RJ;Richardson DC;Richardson JS;Terwilliger TC;Zwart PH
通讯作者：
Zwart PH
DOI：
10.1107/s0907444994003112
发表时间：
1994-09-01
期刊：
ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY
影响因子：
--
作者：
BAILEY, S
通讯作者：
BAILEY, S