Peptide-tags for site-specific protein labelling in vitro and in vivo

Abstract

Peptide-tag based labelling can be achieved by (i) enzymes (ii) recognition of metal ions or small molecules and (iii) peptide-peptide interactions and enables site-specific protein visualization to investigate protein localization and trafficking.

Boronsäuren als bioorthogonale Sonden für zentrenselektives Protein‐Labeling

“…[9] Die Motivation zum Design von Protein-Tags entsprang 1994 der Idee,g r ünf luoreszierendes Protein (GFP) als Label fürd as Protein-Tracking zu verwenden. Dennoch sind nur einige wenige bioorthogonale Reaktionen bekannt, die zudem Limitierungen aufweisen kçnnen, wie etwa geringe Reaktionsgeschwindigkeiten, die Verwendung instabiler oder zytotoxischer Reagenzien und das Auftreten von Nebenreaktionen.…”

“…In diesem Aufsatz fassen wir die Fortschritte der Anwendung von Boronsäuren in der bioorthogonalen Chemie zusammen, welche das zentrenspezifische Labeling von Proteinen ermçglicht, und vergleichen diese Methoden mit den gängigsten bioorthogonalen Reaktionen. [1,9,15] Sie dienen als spezifische Zentren, die speziell fürd ie kovalente Bindung zu chemischen Sondenmolekülen entworfen und entwickelt wurden (Schema 1B). [9] Die Motivation zum Design von Protein-Tags entsprang 1994 der Idee,g r ünf luoreszierendes Protein (GFP) als Label fürd as Protein-Tracking zu verwenden.…”

“…[10] Später zeigte Roger Tsien, dass GFP weiterhin als Label verwendet werden kann, um Proteinfunktionen zu verstehen. [1,9] Der grçßte Nachteil dieser Methode besteht in der Notwendigkeit eines externen Enzyms.A ndere Strategien, wie beispielsweise Halo-Tags und SNAP-Tags sind Enzym-unabhängig,g ehen aber dennoch mit der Inkorporation großer Peptidstrukturen in das POI einher. [12,13] Ein großer Nachteil dieser Methode ist die enorme Grçße solcher FPs von üblicherweise 240 Aminosäuren, [14] welche einen Einfluss auf die native Proteinstruktur sowie deren Rolle in der Zelle haben kçnnen.…”

Broad substrate tolerance of tubulin tyrosine ligase enables one-step site-specific enzymatic protein labeling

“…27 These enzymes either allow the incorporation of bioorthogonal handles, which facilitates the subsequent site-specific attachment of a labelling probe, or they accept substrates that carry the probe in the first place. 28 Nevertheless, enzymes have evolved as highly specific catalysts and thus often have in their natural form a rather narrow tolerance towards substrate modification, limiting their applicability for protein modifications. Enzyme engineering is a prominent approach to circumvent these constraints; 29 however, this process can be quite elaborate and results in several enzyme variants, each capable of attaching one specific substrate.…”

Characterization of Fluorescein Arsenical Hairpin (FlAsH) as a Probe for Single-Molecule Fluorescence Spectroscopy

“…These motifs are potentially less disruptive to the biological function than bulky FPs or fusion-tag proteins. Peptide-based labelling methods can be categorized into three broad subgroups: (a) small molecule-dependent recognition, (b) enzyme-mediated labelling and (c) labelling via peptide–peptide interactions 15 . The two peptide motifs considered for this study are the enhanced tetra-cysteine FCM motif (FLNCCPGCCMEP) 16 and the ybbR motif (TVLDSLEFIASKLA) 14 .…”