Egy egyedülállóan lumineszcens monoklonális antitest közel tíz évvel ezelőtti felfedezése sokkal érdekesebbnek – és sokkal szívósabbnak – bizonyult, mint azt bárki sejthette.
Most a Scripps Research kutatóinak egy csoportja kimutatta, hogy az EP2-19G2, amely a fluoreszcens monoklonális antitestek egyik panelje, amelyet először 2000-ben jelentettek be, jellegzetes, világoskék fényét hozza létre az elektromos rendszerek ritka és rendkívül összetett rekombinációja révén. díj. Ez a töltésrekombináció magában foglal egy elektronlyukat – azt a rést, amelyet az elektron hagy az egyik molekulából a másikba való átvitel során.Ezt a kutatást a Science folyóiratban tették közzé.
"Tanulmányunk részletesen leírja azt a ritka és meglehetősen meglepő mechanizmust, amely ezt a kivételesen fényes és hosszan tartó fluoreszcens antitestet létrehozza" - mondta Richard Lerner, a The Scripps Research Institute elnöke, Lita Annenberg Hazen immunkémiai professzor és tagja. a Skaggs Institute for Chemical Biology, Scripps Research. "Ezek az eredmények széles körben alkalmazhatók új és szélesebb körben alkalmazható bioszenzorok fejlesztésében."
A biológiai reakciókat, például a ligandumkötést és az antitest-antigén hatásokat detektálható jelekké közvetítő bioszenzorok sokféle felhasználási területtel rendelkeznek, a kórokozók és toxinok jelenlétének jelzésétől a cukorbetegek vércukorszintjének monitorozásáig.
Amikor az EP2-19G2 monoklonális antitestet sztilbénnel, a színezékek előállításához általánosan használt szénhidrogénnel kombinálják, ultraibolya fény hatására intenzív kék fényt bocsát ki.Míg más antitest-stilbén komplexek is képesek lila, kék-lila és kék fluoreszcenciát létrehozni UV-sugárzás után, fluoreszcens hatásuk viszonylag gyenge és rövid életű.
"Az EP2-19G2-stilbén komplex által keltett lumineszcencia több mint 400-szor tovább tart, mint a sztilbén önmagában" - mondta Erik Debler, az új tanulmány első szerzője és a professzor egykori végzős hallgatója. Ian Wilson laboratóriuma a Scripps Researchnél. "Valószínűleg ez a leghosszabb lumineszcencia-élettartam, amit valaha is megfigyeltek a stilbénnél, és teljesen váratlan volt, különösen mivel a sztilbén alapvetően a fotokémia E. coli törzse, mivel rendkívül jól jellemezhető és érthető."
Azt a tényt, hogy az EP2-19G2-stilbén komplex fényes lumineszcenciát bocsát ki, először a Science folyóirat 2000. október 13-i kiadásában (290. kötet, 5490. szám) megjelent Scripps Research tanulmányban írták le. A mögöttes mechanizmus eddig ismeretlen maradt.
Tökéletes meccs, tökéletes vihar
Amikor az EP2-19G2 megköti a sztilbént, maga az antitest koordinálja a sztilbén és egy mélyen eltemetett triptofán-maradék összekapcsolódását vagy halmozódását az aktív helyen. Más fluoreszcens antitestekben ilyen halmozási kölcsönhatás nem létezik. UV-sugárzás után a sztilbén és a triptofán közötti elektrontranszfer a 19G2 fehérjemátrix mélyén megy végbe.
Kim Janda, Ely R. Callaway, Jr. kémiai tanszékvezető, a The Skaggs Institute for Chemical Biology tagja, valamint a Scripps Research Worm Kutatási és Orvostudományi Intézetének igazgatója vezette az EP2 kezdeti kutatását. -19G2, és az új tanulmány része volt. A kombináció fontosságát így jellemezte: "Ez egy tökéletes molekuláris vihar lehet. Amikor a triptofán-maradék és a sztilbén párosul az EP2-19G2-ben, ez a tökéletes összehangolás más lumineszcencia-útvonalat hoz létre, mint az egyéb kapcsolódó antitestekben."
Más komplexekkel ellentétben ez az antitest gerjesztett állapotban reagál a sztilbénnel.Az EP2-19G2 antitestet mélyen behatolja a sztilbén molekula, és a sztilbén-triptofán párosítás különleges konstellációja megkülönbözteti ezt az antitestet a többi antitest-stilbén komplextől, ahol a kötődés csak fokozza a sztilbén fluoreszcenciáját azáltal, hogy gátolja a fotoizomerizációt, a deztilbén domináns nem sugárzó útját. megoldás.
Valójában a sztilbén szokatlan kötődési módját az EP2-19GE2-ben az ellenanyag változó nehéz- és könnyűláncainak nem kanonikus interfésze teszi lehetővé.
"Ezt a fénygeneráló mechanizmust ritkán figyelték meg a természetben található más lumineszcens fehérjékben" - mondta Debler. "Az a szép ebben a rendszerben, hogy molekuláris fénykapcsolóként működik. Sem a sztilbén, sem maga az antitest nem fluoreszkáló, de ha ez a két molekula egyesül, hihetetlenül intenzív kék fényt adnak."
Az EP2-19G2 antitestet a különleges fotofizikai viselkedés – a kapcsolószerű jelleggel párosuló – teszi vonzóvá, mint potenciális bioszenzort, és mint modellt más, hasonlóan erős lumineszcens antitesttípusok kifejlesztéséhez. -kromofor komplexek.
Az új tanulmány a Science folyóirat 2008. február 29-i kiadásában (319. kötet, 5867. szám) jelent meg. Lerner, Debler és Janda mellett a "Mélyen fordított elektron-lyuk rekombináció egy lumineszcens antitest-stilbene komplexben" című tanulmány szerzői Gunnar F. Kaufmann, Michael M. Meijler, Jenny M. Mee, Goran Pljevaljcic, Peter G. Schultz, David P. Millar és Ian A. Wilson, a The Scripps Research Institute munkatársa; valamint Angel J. Di Bilio és Harry B. Gray, a California Institute of Technology Beckman Intézetéből.
