NERNST: a genetically-encoded ratiometric non-destructive sensing tool to estimate NADP(H) redox status in bacterial, plant and animal systems
- Autores
- Molinari, Pamela Estefanía; Krapp, Adriana del Rosario; Weiner, Andrea Maria Julia; Beyer, Hannes M.; Kondadi, Arun Kumar; Blomeier, Tim; López, Maia Melina; Bustos Sanmamed, Maria del Pilar; Tevere, Evelyn; Weber, Wilfried; Reichert, Andreas S.; Calcaterra, Nora Beatriz; Beller, Mathias; Carrillo, Nestor Jose; Zurbriggen, Matias Daniel
- Año de publicación
- 2023
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- NADP(H) is a central metabolic hub providing reducing equivalents to multiple biosynthetic, regulatory and antioxidative pathways in all living organisms. While biosensors are available to determine NADP+ or NADPH levels in vivo, no probe exists to estimate the NADP(H) redox status, a determinant of the cell energy availability. We describe herein the design and characterization of a genetically-encoded ratiometric biosensor, termed NERNST, able to interact with NADP(H) and estimate E NADP(H). NERNST consists of a redox-sensitive green fluorescent protein (roGFP2) fused to an NADPH-thioredoxin reductase C module which selectively monitors NADP(H) redox states via oxido-reduction of the roGFP2 moiety. NERNST is functional in bacterial, plant and animal cells, and organelles such as chloroplasts and mitochondria. Using NERNST, we monitor NADP(H) dynamics during bacterial growth, environmental stresses in plants, metabolic challenges to mammalian cells, and wounding in zebrafish. NERNST estimates the NADP(H) redox poise in living organisms, with various potential applications in biochemical, biotechnological and biomedical research.
Fil: Molinari, Pamela Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Krapp, Adriana del Rosario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Weiner, Andrea Maria Julia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Beyer, Hannes M.. Universitat Dusseldorf; Alemania
Fil: Kondadi, Arun Kumar. Universitat Dusseldorf; Alemania
Fil: Blomeier, Tim. Universitat Dusseldorf; Alemania
Fil: López, Maia Melina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Bustos Sanmamed, Maria del Pilar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Tevere, Evelyn. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Weber, Wilfried. Universitat Saarland; Alemania
Fil: Reichert, Andreas S.. Universitat Dusseldorf; Alemania
Fil: Calcaterra, Nora Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Beller, Mathias. Universitat Dusseldorf; Alemania
Fil: Carrillo, Nestor Jose. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina
Fil: Zurbriggen, Matias Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; Argentina - Materia
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We describe herein the design and characterization of a genetically-encoded ratiometric biosensor, termed NERNST, able to interact with NADP(H) and estimate E NADP(H). NERNST consists of a redox-sensitive green fluorescent protein (roGFP2) fused to an NADPH-thioredoxin reductase C module which selectively monitors NADP(H) redox states via oxido-reduction of the roGFP2 moiety. NERNST is functional in bacterial, plant and animal cells, and organelles such as chloroplasts and mitochondria. Using NERNST, we monitor NADP(H) dynamics during bacterial growth, environmental stresses in plants, metabolic challenges to mammalian cells, and wounding in zebrafish. NERNST estimates the NADP(H) redox poise in living organisms, with various potential applications in biochemical, biotechnological and biomedical research.Fil: Molinari, Pamela Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. 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Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. 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