波谱学杂志 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (1): 106-116.doi: 10.11938/cjmr20160110

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铽离子-镧系金属结合标签的荧光探针的改进

陈少敏1,2, 唐淳1, 龚洲1   

  1. 1. 波谱与原子分子物理国家重点实验室, 武汉磁共振中心(中国科学院 武汉物理与数学研究所), 湖北 武汉 430071;
    2. 中国科学院大学, 北京 100046
  • 收稿日期:2015-04-13 修回日期:2016-01-26 出版日期:2016-03-05 发布日期:2016-03-05
  • 通讯作者: 龚洲,电话:027-87197358;E-mail:gongzhou@wipm.ac.cn. E-mail:gongzhou@wipm.ac.cn
  • 作者简介:陈少敏(1989-),女,新疆昌吉人,硕士研究生,研究方向为发展新型镧系金属探针用于蛋白质动态结构的荧光能量共振转移研究.
  • 基金资助:

    国家自然科学基金青年科学基金资助项目(31400735).

Improvement of Fluorescence Quantum Yield for Terbium (III)-Bound Lanthanide-Binding Tag

CHEN Shao-min1,2, TANG Chun1, GONG Zhou1   

  1. 1. State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, National Center for Magnetic Resonance in Wuhan (Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences), Wuhan 430071, China;
    2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2015-04-13 Revised:2016-01-26 Online:2016-03-05 Published:2016-03-05

摘要:

镧系金属因其具有较窄的发射光谱带,较大的斯托克斯位移以及毫秒级的荧光寿命,而被广泛应用于荧光检测中,其中Tb3+、Eu3+最为常用.镧系金属结合标签(Lanthanide Binding Tag,LBT)可以与蛋白质融合表达,并且一般不会影响蛋白的结构和功能,这些特点使LBT被广泛应用于蛋白质结构与功能研究中.LBT能够特异性地结合镧系金属离子,并利用LBT上色氨酸的吲哚环作为“天线”吸收外部能量,再将能量传递给镧系金属离子,进而激发镧系金属离子产生荧光.该文以经典模式蛋白泛素(Ubiquitin,Ub)作为媒介,将LBT引入到Ub的碳端,采用定点突变的方法增加LBT上吲哚环的数量,观察Ub-LBT [结合铽离子(Tb3+)]荧光量子产率的变化.结果表明在LBT结构中增加吲哚环的数量能够提高LBT(结合Tb3+)的荧光量子产率.

关键词: 荧光光谱学, 镧系金属结合标签(LBT), 荧光量子产率, 解离常数, 泛素(Ub)

Abstract:

Long-lived luminescence lifetime and large Stokes shift of the lanthanide ion made it widely used in fluorescence detection. The lanthanide-binding tag (LBT) is a small, genetically encoded, versatile protein fusion partner that specifically binds a lanthanide ion with high affinity (KD ≈10-9 mol/L). These properties make LBT wildly used for studies on protein structures and functions. Lanthanide in LBT cannot be excited directly, and tryptophan is needed to serves as a sensitizer to absorb energy and transfer energy to the lanthanide. We introduced LBT onto the C-terminal of ubiquitin (Ub), and increased the number of indole rings in LBT using site-directed mutagenesis to increase the quantum yield of Tb (III)-bound Ub-LBT.

Key words: fluorescence spectroscopy, lanthanide-binding tag (LBT), quantum yield, dissociation constant, ubiquitin (Ub)

中图分类号: