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Orthogonal fluorescent chemogenetic reporters for multicolor imaging

Authors :
Sophie Vriz
Irene Carlon-Andres
Dorothea Böken
Alison G. Tebo
Peter Dedecker
Benjamien Moeyaert
Arnaud Gautier
Marion Thauvin
Michel Volovitch
Sergi Padilla-Parra
HAL-SU, Gestionnaire
Processus d'Activation Sélective par Transfert d'Energie Uni-électronique ou Radiatif (UMR 8640) (PASTEUR)
Département de Chimie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203)
Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Technologie campus Gent - KU Leuven (KU Leuven)
Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB)
Labex MemoLife
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
University of Oxford
Université Paris sciences et lettres (PSL)
King‘s College London
Université Paris Cité (UPCité)
Institut Universitaire de France (IUF)
Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Département de Chimie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
University of Oxford [Oxford]
Université de Paris (UP)
Source :
Nature Chemical Biology, Nature Chemical Biology, 2020, ⟨10.1038/s41589-020-0611-0⟩, Nature chemical biology, Nature Chemical Biology, Nature Publishing Group, 2020, ⟨10.1038/s41589-020-0611-0⟩, bioRxiv
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

Fluorescence microscopy is an indispensable tool in biological research, allowing sub-second and sub-micrometer mapping of molecules or processes inside living cells. Moreover, using spectrally separated fluorophores, one can observe multiple targets simultaneously, leading to a deeper understanding of the dynamic molecular interplays that regulate cell function and fate. Chemogenetic systems, which combine a protein tag and a synthetic fluorophore, provide certain advantages over fluorescent proteins since there is no requirement for chromophore maturation. However, the fluorophore promiscuity of chemogenetic systems renders two-color applications challenging. Here, we present the engineering of a set of spectrally orthogonal fluorogen activating tags based on the Fluorescence Activating and absorption Shifting Tag (FAST), that are compatible with two-color, live cell imaging. The resulting tags, greenFAST and redFAST, demonstrate orthogonality not only in their fluorogen recognition capabilities, but also in their one- and two-photon absorption profiles. A two-color cell cycle sensor based on greenFAST and redFAST is capable of detecting very short, early cell cycles in zebrafish development which had previously been difficult to image. Furthermore, this pair of orthogonal tags can be developed into split complementation systems that are capable of detecting multiple protein-protein interactions by live cell fluorescence microscopy.

Details

Language :
English
ISSN :
15524450 and 15524469
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Chemical Biology, Nature Chemical Biology, 2020, ⟨10.1038/s41589-020-0611-0⟩, Nature chemical biology, Nature Chemical Biology, Nature Publishing Group, 2020, ⟨10.1038/s41589-020-0611-0⟩, bioRxiv
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1d021be3f93301687797925db8643e6e
Full Text :
https://doi.org/10.1038/s41589-020-0611-0⟩