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[15.7월] 김기문교수 연구실- High Affinity Host−Guest FRET Pair for Single-Vesicle Content-Mixing Assay: Observation of Flickering Fusion Events

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작성자 최고관리자 댓글 조회 작성일 15-09-07 10:43

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High Affinity HostGuest FRET Pair for Single-Vesicle Content-Mixing Assay: Observation of Flickering Fusion Events


B. Gong, B. Choi, J. Kim, D. Shetty, Y. H. Ko, N. Selvapalam, N. K. Lee, and K. Kim


SNARE Vesicle Fusion: Fluorescence-based single-vesicle fusion assays provide a powerful method for studying mechanisms underlying complex biological processes of SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)-mediated vesicle fusion and neurotransmitter release. A crucial element of these assays is the ability of the fluorescent probe(s) to reliably detect key intermediate events of fusion pore opening and content release/mixing. Here, we report a new, reliable, and efficient single-vesicle content-mixing assay using a high affinity, fluorophore tagged hostguest pair, cucurbit[7]uril-Cy3 and adamantane-Cy5 as a fluorescence resonance energy transfer (FRET) pair. The power of these probes is demonstrated by the first successful observation of flickering dynamics of the fusion pore by in vitro assay using neuronal SNARE-reconstituted vesicles.

본 연구단에서 높은 결합상수를 가지는 주인-손님 분자 쌍을 이용하여 단분자 수준에서 소포체의 막융합에 의한 신속하고 정교하면서도 미세한 신경전달 물질의 분출과정을 관찰할 수 있는 시스템을 개발하였다. 이는 소포체의 막 융합에 의한 물질의 분출과정을 실시간으로 동적 변화를 분석할 수 있게 해 줌으로써 신경전달물질의 수송 메커니즘을 이해하는 데 성공적으로 활용될 수 있음을 보여주었다. 그동안 우리의 신경전달 과정에 중요한 역할을 하리라고 추정은 되지만 실질적으로 너무 신속하고 정교하여 관찰하기 힘들었던 소포체의 막융합이 빠르게 열리고 닫히면서 신경전달물질의 분출과정이 조절되는 것을, 세계 최초로 초분자 물질을 이용하여 이 현상을 관찰하고 동적 변화를 분석한 첫 사례로서 의미를 가진다. 이는 뇌 신경전달 메커니즘을 규명하고 세포의 물질 수송 시스템을 이해하고, 퇴행성 뇌질환이나 신경질환에 관련된 치료법의 개발 가능성을 보여주는 폭 넓은 응용 가능성을 제시한다. 이러한 연구 내용은 미국화학회지 JACS에 개재되었다.

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