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トランスフェリン受容体をジスルフィドFRETプローブでタグ付けし、エンドソームコンパートメントの酸化還元状態を測定する
Tagging Transferrin Receptor with a Disulfide FRET Probe to Gauge the Redox State in Endosomal Compartments.
PMID: 32686399 DOI: 10.1021/acs.analchem.0c02264.
抄録
受容体媒介エンドサイトーシス（RME）の基本的なプロセスは十分に確立されているが、エンドソームの酸化還元状態のような特定の側面については、まだあまり特徴づけられていない。これまでの研究では、化学的に標識したリガンドや抗体をFRET（Fluorescence Resonance Energy Transfer）プローブを用いて、エンドサイトーシス経路の酸化還元活性を測定していたが、アポ受容体を追跡することができないという制限があった。細胞表面の受容体を合成プローブで直接標識することができる新しいツールは、その内分泌経路と機能の研究に役立つだろう。ここでは、我々は、ヒトトランスフェリン受容体1（TfR1）を標識するためにペプチドリガーゼ、ブテラーゼ1を使用して確立されたヒト細胞株でデザイナージスルフィドFRETプローブを使用しています。この方法により、TfR1が介在するエンドサイトーシスの酸化還元状態をリアルタイムでライブセルイメージングすることが可能となり、エンドソ-マルコンパートメントの還元環境とTfR1のトラフィッキングのダイナミクスを証明することができました。異なる細胞表面受容体のエンドサイトーシスをよりよく理解することは、細胞内薬物送達のためにこの自然なプロセスをハイジャックする戦略を設計する上で意味がある。
Although the basic process of receptor-mediated endocytosis (RME) is well established, certain specific aspects, like the endosomal redox state, remain less characterized. Previous studies used chemically labeled ligands or antibodies with a FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) probe to gauge the redox activity of the endocytic pathway, with a limitation being their inability to track the apo receptor. New tools that allow direct labeling of a cell-surface receptor with synthetic probes would aid in the study of its endocytic pathway and function. Herein, we use a peptide ligase, butelase 1, to label the human transferrin receptor 1 (TfR1) in established human cell lines with a designer disulfide FRET probe. This strategy enables us to obtain real-time live cell imaging of redox states in TfR1-mediated endocytosis, attesting a reducing environment in the endoso-mal compartments and the dynamics of TfR1 trafficking. A better understanding of endocytosis of different cell surface receptors has implications in designing strategies that hijack this natural process for intracellular drug delivery.