Development of new fluorogenic dyes for super-resolution microscopy of site-specifically engineered proteins  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
116265
Type NN
Principal investigator Kele, Péter
Title in Hungarian Új fluorogén festékek fejlesztése genetikailag módosított fehérjék szuperfelbontású mikroszkópiával történő vizsgálatához
Title in English Development of new fluorogenic dyes for super-resolution microscopy of site-specifically engineered proteins
Keywords in Hungarian fluorogén, bioortogonális, nem természetes aminosav, szuper-felbontású mikroszkópia
Keywords in English fluorogenic, bioorthogonal, non-canonical amino acid, super-resolution microscopy
Discipline
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)80 %
Ortelius classification: Intelligent materials
Organic, Biomolecular, and Pharmaceutical Chemistry (Council of Physical Sciences)20 %
Panel Chemistry 2
Department or equivalent Institute of Organic Chemistry (Research Center of Natural Sciences, Hungarian Academy of Sciences)
Participants Kormos, Attila
Kozma, Eszter Erika
Starting date 2015-09-01
Closing date 2018-08-31
Funding (in million HUF) 30.000
FTE (full time equivalent) 6.75
state running project





 

Final report

 
Results in Hungarian
A szuperfelbontású mikroszkópia területén elért műszaki fejlesztéseknek köszönhetően mára a megfelelő fluoreszcens festékek hiánya az a tényező, ami leginkább korlátozza a felbontóképesség további növelését. A biológiai alkalmazások szempontjából e korlátok a markerek stabilitására, méretére, fotofizikai tulajdonságaira, membránpermeabilitására, biokompatibilitására és helyspecifikus jelölést lehetővé tevő reaktivitására vonatkoznak. A támogatási időszakban számos fluoreszcens jelzővegyületet állítottunk elő, melyek a fenti kritériumokat kombinálják. Ezek közös jellemzői, hogy a helyspecifikus jelölésért és a fluorogén jellegért ugyanaz a bioortogonális modul (azid vagy tetrazin) felelős. Megfigyeltük, hogy a biológiai vizsgálatok szempontjából kedvezőbb vörös tartomány felé az így elérhető fluorogenicitás jelentősen csökken. Ezt a problémát megoldandó vezettük be a többszörös fluorogenicitáson alapuló megközelítést, mely azt jelenti, hogy vagy a kioltásért felelős modulok számát vagy a kioltó mechanizmusok számát növeljük. E koncepció alapján sikeresen állítottunk elő a vörös tartományban hatékony fluorogenicitással rendelkező vegyületeket, melyek segítségével élő sejteket jelöltünk és szuperfelbontású képeket is sikerült felvennünk biológiai struktúrákról akár az elreagálatlan festékek kimosása nélkül is. Számos esetben megfigyeltük a felbontóképesség javulását is. Az eredményekből 12 szakcikk és egy összefoglaló cikk jelent meg, három közülük borítóképként is megjelent.
Results in English
Due to recent hardware developments in superresolution microscopy, it is the unavailability of suitable dyes that is considered as biggest limitation in SRM techniques for further improvements. These limitations mostly refer to the quality, size, photophysical properties, biocompatibility, membrane permeability and potential for site-specific installation of the markers. During the grant period we have synthesized several fluorescent markers, which combine some of the aforementioned properties. There was one thing in common in these markers: a biorthogonal module (azide or tetrazine) was responsible to reach fluorogenicity and site-specific labeling ability at the same time. We have observed that the fluorogenic potential decreases remarkably towards the red end of the excitation spectrum of the markers. To address this problem, we have introduced the concept of multiple fluorogenicity i.e. the fluorogenic performance is improved by applying either more quenching module or by combining different quenching mechanisms. The concept resulted in several probes with improved fluorogenicity in the red range of the spectrum that were suitable for site-specific labeling of intracellular structures with low background and autofluorescence. These markers resulted in improved resolution in certain instances even under no-wash conditions. 12 research papers and 1 review article were published in prestigious journals three of which also appeared on the cover of the respective issues.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=116265
Decision
Yes





 

List of publications

 
Demeter Orsolya, Kormos Attila, Koehler Christine, Mezõ Gábor, Németh Krisztina, Kozma Eszter, Takacs Levente, Lemke Edward A, Kele Peter: Bisazide Cyanine Dyes as Fluorogenic Probes for Bis-cyclooctynylated Peptide Tags and as Fluorogenic Crosslinkers of Cyclooctynylated Proteins, BIOCONJUGATE CHEM 28: (5) pp. 1552-1559., 2017
Demeter O, Fodor E A, Kállay M, Mező G, Németh K, Szabó P T, Kele P: A Double-Clicking Bis-Azide Fluorogenic Dye for Bioorthogonal Self-Labeling Peptide Tags, CHEM-EUR J 22: 6382-6388, 2016
Knorr G, Kozma E, Herner A, Lemke EA, Kele P: New Red-Emitting Tetrazine-Phenoxazine Fluorogenic Labels for Live-Cell Intracellular Bioorthogonal Labeling Schemes, CHEM-EUR J 22: 8972-8979, 2016
Kozma E, Nikić I, Varga B R, Aramburu I V, Kang J H, Fackler O T, Lemke E A, Kele P: Hydrophilic trans-Cyclooctenylated Non-Canonical Amino Acids for Fast Intracellular Protein Labeling, CHEMBIOCHEM 17: 1518-1524, 2016
Söveges B, Imre T, Szende T, Póti Á L, Cserép G B, Hegedűs T, Kele P, Németh K: Systematic study of protein labeling by fluorogenic probes using cysteine targeting vinyl sulfone-cyclooctyne tags, ORG BIOMOL CHEM 14: 6071-6078, 2016
Demeter Orsolya, Kormos Attila, Koehler Christine, Mezõ Gábor, Németh Krisztina, Kozma Eszter, Takacs Levente, Lemke Edward A, Kele Peter: Bisazide Cyanine Dyes as Fluorogenic Probes for Bis-cyclooctynylated Peptide Tags and as Fluorogenic Crosslinkers of Cyclooctynylated Proteins, BIOCONJUGATE CHEM in press: , 2017
Kozma E, Demeter O, Kele P: Bio-orthogonal Fluorescent Labelling of Biopolymers through Inverse-Electron-Demand Diels–Alder Reactions, CHEMBIOCHEM 18: 486-501, 2017
Kozma E, Estrada Girona G, Paci G, Lemke E A, Kele P: Bioorthogonal Double-Fluorogenic Siliconrhodamine Probes for Intracellular Superresolution Microscopy, CHEM COMMUN 53: 6696-6699, 2017
Knorr G, Kozma E, Schaart J M, Németh K, Török Gy, Kele P: Bioorthogonally applicable fluorogenic cyanine-tetrazines for no-wash super-resolution imaging, BIOCONJUGATE CHEM 29: pp. 1312-1318., 2018
Kormos A, Koehler C, Fodor A E, Rutkai Zs R, Martin M E, Mező G, Lemke E A, Kele P: Bistetrazine-Cyanines as Double-Clicking Fluorogenic Two-Point Binder or Crosslinker Probes, CHEM-EUR J 24: (35) pp. 8841-8847., 2018
Kozma E, Paci G, Estrada Girona G, Lemke E A, Kele P: Fluorogenic Tetrazine-Siliconrhodamine Probe for the Labeling of Noncanonical Amino Acid Tagged Proteins, METHODS MOL BIOL 1728: pp. 337-363., 2018
Petrovics R, Soveges B, Egyed A, Knorr G, Kormos A, Imre T, Torok G, Zeke A, Kocsmar E, Lotz G, Kele P, Nemeth K: A rapid and concise setup for the fast screening of FRET pairs using bioorthogonalized fluorescent dyes, ORG BIOMOL CHEM 16: (16) pp. 2997-3005., 2018
Pünkösti Z, Kele P, Herner A: Synthesis of 7-azido-3-formylcoumarin – a key precursor in bioorthogonally applicable fluorogenic dye synthesis, J HETEROCYCLIC CHEM 55: pp. 1183-1188., 2018
Söveges B, Imre T, Póti Á L, Sok P, Kele Zs, Alexa A, Kele P, Németh K: Tracking down protein-protein interaction via FRET-system using site-specific thiol-labeling, ORG BIOMOL CHEM 16: Paper 10.1039/C8OB00742J. , 2018
Demeter Orsolya, Kormos Attila, Koehler Christine, Mezõ Gábor, Németh Krisztina, Kozma Eszter, Takacs Levente, Lemke Edward A, Kele Peter: Bisazide Cyanine Dyes as Fluorogenic Probes for Bis-cyclooctynylated Peptide Tags and as Fluorogenic Crosslinkers of Cyclooctynylated Proteins, BIOCONJUGATE CHEM 28: (5) pp. 1552-1559., 2017





 

Events of the project

 
2015-08-25 19:50:31
Résztvevők változása




Back »