Elucidating the genetic basis of imidazopyrazinone luciferin biosynthesis for the development of improved bioluminescence imaging technologies
阐明咪唑并吡嗪酮荧光素生物合成的遗传基础,以开发改进的生物发光成像技术
基本信息
- 批准号:9979650
- 负责人:
- 金额:$ 6.53万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-08-15 至 2021-08-14
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AddressAdoptionAmino AcidsAnabolismAnimal ModelAnimalsBiochemical MarkersBiologicalBioluminescenceBiomedical ResearchBiotechnologyCandidate Disease GeneCell Culture TechniquesCell membraneCodeCopepodaCuriositiesDevelopmentDiffuseDisease modelEnzymesEscherichia coliFermentationFluorescence MicroscopyGene Expression ProfilingGenesGeneticGrantGreen Fluorescent ProteinsHumanHuman Cell LineImageImaging technologyIn SituLeftLightLuciferasesMalignant NeoplasmsMicroscopyModelingNoiseOstracodsPathway interactionsPeptide YYProductionReagentReporterReporter GenesResearchResearch PersonnelSaccharomyces cerevisiaeSerumSignal TransductionTechnologyTestingTumor BurdenVariantYeastsZooplanktonbasebioluminescence imagingcoelenterazinecomparativecontrast imagingcostexperimental studyextracellularfluorescence imaginggene discoveryimprovedin vivoluciferinmetabolic engineeringmicroscopic imagingnovelsmall moleculetranscriptomics
项目摘要
Project Summary / Abstract
Coelenterazine and vargulin are naturally-occurring imidazopyrazinone luciferins used in
bioluminescence imaging, but their scarcity and need to supply them exogenously to cell culture
and animal models limit their use. I propose to elucidate the biosynthesis of these compounds in
bioluminescent zooplankton. In Specific Aim 1, I discuss the possible biosynthetic origins for
these molecules, and my plans to identify the genes coding for the requisite biosynthetic
enzymes. In Specific Aim 2, I describe how I would apply these newly-discovered genes to
economically produce coelenterazine by fermentation in S. cerevisiae, addressing a critical
barrier to progress. In Specific Aim 3, I propose initial experiments to assess whether the ability
to effect the luciferin’s biosynthesis in human cell culture model improves bioluminescence
imaging contrast. Successful completion of this project could have revolutionary impacts on
biological imaging, akin to how development of Green Fluorescent Protein from a biological
curiosity into a multipurpose biochemical marker has radically transformed the way we apply
microscopy and imaging to biological questions. Besides improving imaging signal-to-noise,
localized in situ luciferin production in cell culture could aid research into inter- and intracellular
signaling. Moreover, expression of the luciferin biosynthetic machinery in animals would allow
for long-term noninvasive in vivo bioluminescence experiments such as gene expression
monitoring and assessing tumor burden in cancer disease models.
项目摘要 /摘要
鞘嗪和瓦尔古林是自然存在的咪唑吡嗪酮荧光素
生物发光成像,但是它们的稀缺性并需要外源性地向细胞培养
动物模型限制了它们的使用。我建议阐明这些化合物的生物合成
生物发光的浮游动物。在特定目标1中,我讨论了可能的生物合成起源
这些分子以及我识别编码必要生物合成的基因的计划
酶。在特定目标2中,我描述了如何将这些新发现的基因应用于
经济上通过在酿酒酵母的发酵来产生的鞘嗪,解决了关键
进步的障碍。在特定目标3中,我提出了初步实验来评估能力是否能力
在人类细胞培养模型中实现荧光素的生物合成可改善生物发光
成像对比。成功完成该项目可能会对
生物成像,类似于如何从生物学中发育的绿色荧光蛋白
好奇心成多功能生化标记物已从根本上转变我们的应用方式
显微镜和成像为生物学问题。除了改善成像信号到噪声外,
细胞培养中的原位原位荧光素产生可以帮助研究细胞内和细胞内
信号。此外,动物中荧光素生物合成机械的表达将允许
长期无创的体内生物发光实验,例如基因表达
监测和评估癌症模型中的肿瘤燃烧。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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