Посттрансляционные модификации белков семейства GFP тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, доктор химических наук Мартынов, Владимир Иванович

• Мартынов, Владимир Иванович
• доктор химических наук
• 2013

Оглавление диссертации доктор химических наук Мартынов, Владимир Иванович

Оглавление.

Введение.

1. Литературный обзор.

Флуоресцентные маркеры для мечения объектов в живой клетке.

1.1. Низкомолекулярные синтетические флуорофоры.

Реакции коньюгирования с биомолекулами.

Эндогенные флуорофоры.

Полициклические ароматические соединения.

Кумарины.

Хинолины.

Индолы и имидизолы.

Другие флуорофоры с возбуждением в УФ-области.

Флуоресцеин.

Родамин.

Нафтоксантеновые метки.

Фенантридины.

BODIPY.

Цианины.

Фталоцианины.

Оксазины.

1.2. Квантовые точки.

Синтез.

Биосовместимые КТ.

Эффекты, связанные с «кэшированием» КТ.'.

Замена поверхностных лигандов.

Методы «кэппирования» лигандов.

Цитотоксичность.

1.3. Флуоресцентные маркеры на основе белков семейства GFP.

Образование хромофора GFP.

Основные цветовые варианты флуоресцентных белков.

Синие флуоресцентные белки.

Циановые флуоресцентные белки.

Зеленые флуоресцентные белки.

Желтые флуоресцентные белки.

Оранжевые флуоресцентные белки.

Красные и дальне-красные флуоресцентные белки.

2. Результаты и их обсуждение.

2.1. Хромопротеины gtCP из Goniopora tenuidens и cgCP из Condylactis gigantea принадлежат к DsRed-подсемейству GFP-подобных белков.

2.2. Красная флуоресценция белка z2FP574 из Zoanthus sp. 2 как результат реакции окисления-декарбоксилирования Asp-65.

2.3. Является ли желтая флуоресценция результатом необычного микроокружения хромофора, или следствием дополнительной посттрансляционной модификации п-ГБИ?

2.4. Хромофор фотоактивируемого белка asFP595 из Anemonia sulcata как производное хромофора DsRed-типа.

2.5. Фотопревращение хромофора флуоресцентного белка из ВепйгоперЫкуа ер.

2.6. Фотоактивируемый аналог белка асОРРЬ из Аедиогеа соегиіезсет.

3. Экспериментальная часть.

4. Выводы.

5. Благодарности.

6. Список сокращений.13$

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Посттрансляционные модификации белков семейства GFP»

Последнее десятилетие характеризуется стремительным развитием молекулярной биологии с применением генноинженерной технологии введения флуоресцентных биологических зондов в живые системы [1]. В большинстве случаев в качестве таких зондов используются недавно открытые природные флуоресцирующие белки (ФБ) семейства ОБР и их мутантные варианты [2].

Большинство ФБ обладают яркой флуоресценцией, перекрывая практически весь видимый диапазон спектра [3]. Хромофор этих белков синтезируется в результате посттрансляционных автокаталитических реакций и в процессе этого синтеза не требуется практически никаких дополнительных внешних кофакторов [4, 5]. Иначе говоря, все оптические свойства различных представителей ОБР семейства кодируются генетически. В совокупности, эти свойства позволяют получать гибридные белки, в состав которых входит сам СРР-зонд и практически любой белок-мишень живой клетки [6]. Кроме того, в отличие от низкомолекулярных флуорофоров, эмиссия белков ОБР семейства подвергается тонкой настройке с помощью белкового матрикса, что позволяет применять генетические манипуляции с целью оптимизации оптических свойств ФБ [7, 8]. Таким образом, фотофизические свойства флуоресцентных белков могут быть модифицированы или улучшены с помощью мутагенеза [7].

В настоящее время разрабатываются методы использования флуоресцентных зондов для мечения белков [9], клеточных компартментов, клеток и тканей, в качестве маркеров, позволяющих следить за экспрессией белков [10], их локализацией, подвижностью и взаимодействиями [11]. На основе ФБ созданы сенсоры на ионы Са2+ [12], Си2+ [13], Zn2+ [14], СГ [15], а также редокс сенсоры [16], сенсоры на Н2О2 [17, 18], сАМР [19, 20], активность клеточных киназ [21], протеиназ, каспаз [22], вТР-аз [23, 24]. В будущем, применение технологии флуоресцентных биологических зондов, несомненно, внесет огромный вклад в развитие методик, используемых в медицине для изучения молекулярных механизмов множества заболеваний, включая такие как рак [25, 26], нарушения связанные с генными дефектами [27] и т.д.

Однако существующие в настоящее время флуоресцентные зонды на основе ФБ характеризуются множеством недостатков и требуют существенного усовершенствования. В большинстве случаев, практическое применение ФБ требует разработки мономерных мутантных вариантов [28, 29], обладающих высокой яркостью, повышенной скоростью созревания хромофора [30] и фотостабильностью [31, 32]. Конструирование мутантных вариантов ФБ с эмиссией в дальне-красной и инфракрасной области спектра позволит подавить рассеяние и поглощение света живыми тканями, что, в свою очередь, может привести к разработке новых флуоресцентных зондов для изучения молекулярных процессов в масштабе целого организма [33, 34]. До момента начала данной работы не было ясных представлений относительно молекулярного механизма формирования хромофоров и роли аминокислотного окружения в проявлении спектральных свойств флуорофора.

В этой связи, фундаментальный и прикладной интерес для дальнейшего развития этой области представляет детальное изучение процессов посттрансляционной модификации белков семейства ОБР с целью создания молекулярной модели для направленного воздействия на их фотохимические и фотофизические свойства.

1. Литературный обзор.

Флуоресцентные маркеры для мечения объектов в живой клетке.

Биологические маркеры, основанные на флуоресценции, давно используются как инструмент для детекции биомолекул как in vitro, так и in vivo. По сравнению с радиоизотопным мечением, магнитным резонансом (MRI) и электронным спиновым резонансом (ESR), наблюдение за внутриклеточными процессами с помощью флуоресцентных маркеров имеет ряд неоспоримых преимуществ таких, как высокая чувствительность, а также безопасные неинвазивные методы детекции с использованием достаточно доступной аппаратуры. Однако вплоть до 1980-х годов флуоресцентное мечение применялось, в основном, для фиксированных биологических образцов, что было связано с отсутствием на то время флуоресцентных маркеров, пригодных для использования в живых клетках. За последнее двадцатилетие был разработан ряд методов, позволяющих включать флуоресцентные метки в живые объекты [35]. В первую очередь следует отметить метод получения генетических химер целевых клеточных белков с флуоресцентными белками [36-40]. Этот метод, однако, имеет свои ограничения, поскольку используемые для мечения флуоресцентные белки имеют значительный размер (>20 кДа) и могут влиять на структуру и функционирование целевых белков [41]. Кроме того, применение флуоресцентных белков ограничено генетически кодируемыми целевыми объектами (белками), тогда как применение этих технологий для мечения некодируемых в геноме биомолекул (гликаны, липиды, клеточные метаболиты) невозможно. Поэтому в ряде случаев необходимо введение флуоресцентных меток в виде небольших органических молекул [42-44] с помощью селективных сайт-направленных химических [45], или ферментативных [46-48] модификаций, используя полусинтетические методы с применением интеинов [49], либо in vitro трансляцию белков [50] с помощью модифицированной аминоацилированной тРНК, а также вводя генетически кодированные флуоресцентно меченые аминокислоты и пептиды непосредственно в живую клетку [51-54]. В последние годы была также разработана технология получения квантовых точек, которые представляют собой флуоресцентные полупроводниковые кристаллы размером в несколько нанометров [55, 56].

Современные флуоресцентные маркеры, предназначенные для мечения объектов в живых клетках можно подразделить на две категории: стабильные метки и фотоактивируемые зонды [57-59]. Стабильные метки представляют собой маркеры с постоянным флуоресцентным сигналом. Основным требованием к стабильным меткам является постоянство оптических свойств, которые не должны сильно варьировать в зависимости от внешних условий. Напротив, фотоактивируемые зонды представляют собой флуоресцентные молекулы, оптические свойства которых можно контролировать с помощью света определенной длины волны, интенсивности и длительности импульса [58, 60, 61]. Используя фотоактивируемые зонды можно следить во времени и пространстве за определенными клеточными популяциями, отдельными внутриклеточными органеллами и молекулами [59]. Кроме того, фотоактивируемые зонды используются в новом методе визуализации клеточных структур с помощью световой наноскопии, позволяющей детектировать отдельные молекулы с разрешением в нанометровом диапазоне [60, 62-64].

Возможность применения каждого конкретного флуорофора определяется его химическими (реакционная способность, растворимость, липофильность, рКа, стабильность) и фотофизическими (Хех, Хеш, коэффициент экстинции (в), квантовый выход (Ф), время жизни в возбужденном состоянии, фотостабильность) свойствами. Наиболее универсальным параметром, определяющим чувствительность метода для различных флуорофоров, является произведение коэффициента экстинции и квантового выхода (в х Ф) [65]. Эта величина прямо пропорциональна яркости и учитывает количество поглощенного света и эффективность флуорофора.

Маркеры с эмиссией в дальне-красной и ближней инфракрасной области спектра представляют особый интерес с точки зрения мечения живых объектов на клеточном уровне, введения меток в ткани, а также на уровне целых организмов модельных животных [66, 67]. Это связано с тем, что ткани характеризуются наименьшим собственным рассеянием и поглощением света в диапазоне 650-900 нм.

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Мартынов, Владимир Иванович

4. Выводы

1. Впервые детально исследованы посттрансляционные модификации ряда флуоресцентных белков представителей семейства GFP. Установлено, что, несмотря на исключительное спектральное разнообразие, флуоресцентные белки используют достаточно консервативные химические механизмы для приобретения этих свойств. Все без исключения белки используют структуру п-ГБИ в качестве исходного блока в синтезе хромофора.

2. Показано, что в дальне-красных белках, как и в DsRed, структура п-ГБИ дополнительно модифицирована ацилиминным заместителем, за счет которого происходит расширение 71-электронной системы хромофора и спектры приобретают дополнительный в сравнении с GFP сдвиг (-110 нм) в красную область.

3. Установлено, что ацилимин, являясь довольно реакционноспособной группой, способен вступать в дополнительные посттрансляционные реакции, что в свою очередь может служить дополнительным источником спектральной вариабельности. Обнаружено, что хромофор фотоактивируемого белка asFP595 из Anemonia sulcata образуется в результате посттрансляционной реакции гидролиза ацилиминзамещенного п-ГБИ и, таким образом, является производным хромофора ОзЯесі-типа.

4. С помощью рентгеноструктурного анализа подтверждена трициклическая структура хромофора желтого флуоресцентного белка гРР538. Эта структура, так же как хромофор аБрР595, образуется за счет нуклеофильной реакции по ацилимину и результатом этой реакции является фрагментация основной цепи белка. Иминогруппа образующегося тетрагидропиридинового кольца расширяет ж-электронную систему п-ГБИ хромофора, вследствие чего в спектрах флуоресценции наблюдается дополнительный сдвиг 30 нм.

5. Показано, что в отличие от гРР538, дополнительный сдвиг ~ 30 нм желтого флуоресцентного белка рЫУРР осуществляется без дополнительных посттрансляционных модификаций п-ГБИ за счет нековалентных взаимодействий хромофора с необычным аминокислотным окружением. Наиболее важные из них - к-к стэкинг-взаимодействия хромофора с фенольным кольцом Туг-203, пониженная стабилизация отрицательного заряда фенолята хромофора, как результат отсутствия гидроксилсодержащих алифатических аминокислот в позициях 205 и 203, а также предполагаемое наличие водородной связи между ОІи-222 и атомом азота имидазолонового кольца.

6. Впервые продемонстрировано, что хромофор белка г2БР574 из 2оап1киз эр.2 подвергается окислению-декарбоксилированию, и эта реакция является необходимым условием для перехода из зеленого флуоресцентного состояния в красное. В отличие от красного флуоресцентного белка ЭзИес!, «зеленая» форма хромофора является промежуточной в синтезе «красной» формы г2РР574. Таким образом, г2РР574 принадлежит к ОзЯес! подсемейству в классификации по типу хромофора, однако образованию хромофорной группировки этого белка предшествуют другие посттрансляционные реакции.

7. На примере фотоконвертируемого флуоресцентного белка Бепсі БР обнаружено, что необратимое светозависимое превращение из зеленого флуоресцентного состояния в красное происходит в результате реакции элиминирования с расщеплением ТЧ-Са связи Нлз-65 и одновременного образования двух фрагментов белка. В результате этой реакции я-электронная система п-ГБИ хромофора приобретает дополнительное расширение за счет Са=Ср двойной связи Шэ-бб и его имидазольного кольца, и, как следствие, максимум эмиссии флуоресценции белка смещается на ~ 70 нм в красную область.

8. С помощью рентгеноструктурного анализа различных вариантов асеСБР впервые продемонстрировано, что бесцветная нефлуоресцирующая форма этого белка под действием УФ-света приобретает зеленую флуоресценцию в результате необратимого превращения непланарного бициклического хромофора в полностью планарный хромофор. Это фотопревращение происходит за счет УФ-индуцируемой реакции окисления и образования Са=Ср связи между двумя циклами хромофора.

9. На примере нефлуресцентного белка асеОБР С222Е, обнаружена переходная дегидратированная, но не окисленная форма хромофора. Таким образом, по-крайней мере для белка асеОРР, можно предположить последовательность реакций циклизация-дегидратация-окисление в биосинтезе хромофора.

5. Благодарности

Автор искренне благодарен академику РАН Лукьянову Сергею Анатольевичу за плодотворные дискуссии, которые во многом инициировали начало данной работы. Работа была бы невозможна без кодирующих флуоресцентные белки плазмид, которые были любезно предоставлены д.б.н. Лукьяновым Константином Анатольевичем, за что автор ему искренне признателен.

Автор считает своим приятным долгом поблагодарить всех коллег и сотрудников Института, совместно с которыми непосредственно были получены экспериментальные результаты, составившие основу данной работы: д.х.н. Плетнева Владимира Захаровича, к.х.н. Балашову Тамару Андреевну, к.х.н. Зиганшина Рустама Хусмановича, к.х.н. Пахомова Алексея Александровича, к.х.н. Плетневу Надежду Владимировну, а также весь коллектив лаборатории белков гормональной регуляции во главе с членом-корреспондентом РАН Липкиным Валерием Михайловичем, который своим дружественным отношением стимулировал выполнение данной работы.

Работа выполнена при финансовой поддержке программы «Молекулярная и клеточная биология» Президиума РАН, гранта министерства образования и науки в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 20092013 годы» (П1071), Российского Фонда Фундаментальных Исследований (02-04-48054-а, 06-04-48196-а, 09-04-00212-а) и программы МНТЦ (партнерские соглашения 2325 и 3223).

6. Список сокращений acGFPL - белок из медузы Aequorea coerulescens; avGFP - зеленый флуоресцентный белок из медузы Aequorea victoria; cgCP - хромопротеин из коралла Condylactis gigantea;

Dend FP - флуоресцентный белок из Dendronephthya sp.;

DsRed - красный флуоресцентный белок из Discosoma sp;

ESI-масс-спектрометрия - масс-спектрометрия с ионизацией образца методом электрораспыления;

FRET - форстеровский резонансный перенос энергии. gtCP - хромопротеин из коралла Goniopora tenuidens;

MALDI-масс-спектрометрия - масс-спектрометрия с ионизацией образца методом лазерной десорбции; phiYFP - желтый флуоресцентный белок из медузы Phialidium sp.; SDS - додецилсульфат натрия;

Z2FP574 - красный флуоресцентный белок из Zoanthus sp.; zFP538 - желтый флуоресцентный белок из Zoanthus sp.; ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография; ПВДФ - поливинилидендифторид; п-ГБИ - 4-(и-гидроксибензилиден)имидазолид-5-он, хромофор GFP-типа; ПТМ - посттрансляционная модификация. ФБ - флуоресцентный белок;

Список литературы диссертационного исследования доктор химических наук Мартынов, Владимир Иванович, 2013 год

1. Crivat, G., and Taraska, J. W. (2011) Imaging proteins inside cells with fluorescent tags, Trends in biotechnology.

2. Chudakov, D. M., Matz, M. V., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2010) Fluorescent proteins and their applications in imaging living cells and tissues, Physiological reviews 90, 1103-1163.

3. Matz, M. V., Lukyanov, K. A., and Lukyanov, S. A. (2002) Family of the green fluorescent protein: journey to the end of the rainbow, Bioessays 24, 953-959.

4. Pakhomov, A. A., and Martynov, V. I. (2008) GFP family: structural insights into spectral tuning, Chemistry & biology 15, 755-764.

5. Miyawaki, A., Nagai, T., and Mizuno, H. (2003) Mechanisms of protein fluorophore formation and engineering, Current opinion in chemical biology 7, 557-562.

6. Tsien, R. Y. (2010) Nobel lecture: constructing and exploiting the fluorescent protein paintbox, Integr Biol (Camb) 2, 77-93.

7. Subach, F. V., Piatkevich, K. D., and Verkhusha, V. V. (2011) Directed molecular evolution to design advanced red fluorescent proteins, Nature methods 8, 1019-1026.

8. Miyawaki, A., Nagai, T., and Mizuno, H. (2005) Engineering fluorescent proteins, Advances in biochemical engineering/biotechnology 95, 1-15.

9. Miyawaki, A., Sawano, A., and Kogure, T. (2003) Lighting up cells: labelling proteins with fluorophores, Nature cell biology Suppl, S1-7.

10. Miyawaki, A. (2011) Proteins on the move: insights gained from fluorescent protein technologies, Nature reviews 12, 656-668.

11. Minderer, M., Liu, W., Sumanovski, L. T., Kugler, S., Helmchen, F., and Margolis, D. J. (2011) Chronic imaging of cortical sensory map dynamics using a genetically encoded calcium indicator, The Journal of physiology.

12. Isarankura-Na-Ayudhya, C., Tantimongcolwat, T., Galla, H. J., and Prachayasittikul, V.2010) Fluorescent protein-based optical biosensor for copper ion quantitation, Biological trace element research 134, 352-363.

13. Kikuchi, K., Komatsu, K., and Nagano, T. (2004) Zinc sensing for cellular application, Current opinion in chemical biology 8, 182-191.

14. Waseem, T., Mukhtarov, M., Buldakova, S., Medina, I., and Bregestovski, P. (2010) Genetically encoded Cl-Sensor as a tool for monitoring of Cl-dependent processes in small neuronal compartments, Journal of neuroscience methods 193, 14-23.

15. Meyer, A. J., and Dick, T. P. (2010) Fluorescent protein-based redox probes, Antioxidants & redox signaling 13, 621-650.

16. Swanson, S. J., Choi, W. G., Chanoca, A., and Gilroy, S. (2011) In vivo imaging of Ca2+, pH, and reactive oxygen species using fluorescent probes in plants, Annual review of plant biology 62, 273-297.

17. Belousov, V. V., Fradkov, A. F., Lukyanov, K. A., Staroverov, D. B., Shakhbazov, K. S., Terskikh, A. V., and Lukyanov, S. (2006) Genetically encoded fluorescent indicator for intracellular hydrogen peroxide, Nature methods 3, 281-286.

18. Hong, K. P., Spitzer, N. C., and Nicol, X. (2011) Improved molecular toolkit for cAMP studies in live cells, BMC research notes 241.

19. Lissandron, V., Rossetto, M. G., Erbguth, K., Fiala, A., Daga, A., and Zaccolo, M. (2007) Transgenic fruit-flies expressing a FRET-based sensor for in vivo imaging of cAMP dynamics, Cellular signalling 19, 2296-2303.

20. Timm, T., von Kries, J. P., Li, X., Zempel, H., Mandelkow, E., and Mandelkow, E. M.2011) Microtubule Affinity Regulating Kinase Activity in Living Neurons Was

21. Examined by a Genetically Encoded Fluorescence Resonance Energy Transfer/Fluorescence Lifetime Imaging-based Biosensor: INHIBITORS WITH THERAPEUTIC POTENTIAL, The Journal of biological chemistry 286, 41711-41722.

22. Nicholls, S. B., Chu, J., Abbruzzese, G., Tremblay, K. D., and Hardy, J. A. (2011) Mechanism of a genetically encoded dark-to-bright reporter for caspase activity, The Journal of biological chemistry 286, 24977-24986.

23. Miyawaki, A. (2011) Development of probes for cellular functions using fluorescent proteins and fluorescence resonance energy transfer, Annual review of biochemistry 80, 357-373.

24. Newman, R. H., Fosbrink, M. D., and Zhang, J. (2011) Genetically encodable fluorescent biosensors for tracking signaling dynamics in living cells, Chemical reviews 111, 36143666.

25. Yamamoto, N., Tsuchiya, H., and Hoffman, R. M. (2011) Tumor imaging with multicolor fluorescent protein expression, International journal of clinical oncology / Japan Society of Clinical Oncology 16, 84-91.

26. Sekar, T. V., Dhanabalan, A., and Paulmurugan, R. (2011) Imaging cellular receptors in breast cancers: an overview, Current pharmaceutical biotechnology 12, 508-527.

27. Harney, A. S., and Meade, T. J. (2011) Molecular imaging of in vivo gene expression, Future medicinal chemistry 2, 503-519.

28. Kikuchi, A., Fukumura, E., Karasawa, S., Mizuno, H., Miyawaki, A., and Shiro, Y. (2008) Structural characterization of a thiazoline-containing chromophore in an orange fluorescent protein, monomelic Kusabira Orange, Biochemistry 47, 11573-11580.

29. Campbell, R. E., Tour, O., Palmer, A. E., Steinbach, P. A., Baird, G. S., Zacharias, D. A., and Tsien, R. Y. (2002) A monomelic red fluorescent protein, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99, 7877-7882.

30. Davidson, M. W., and Campbell, R. E. (2009) Engineered fluorescent proteins: innovations and applications, Nature methods 6, 713-717.

31. Shaner, N. C., Lin, M. Z., McKeown, M. R., Steinbach, P. A., Hazelwood, K. L., Davidson, M. W., and Tsien, R. Y. (2008) Improving the photostability of bright monomeric orange and red fluorescent proteins, Nature methods 5, 545-551.

32. Remington, S. J. (2011) Green fluorescent protein: a perspective, Protein Sci 20, 15091519.

33. Sung, M. H., and McNally, J. G. (2011) Live cell imaging and systems biology, Wiley interdisciplinary reviews 3, 167-182.

34. Tsien, R. Y. (1998) The green fluorescent protein, Annual review of biochemistry 67, 509-544.

35. Chudakov, D. M., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2005) Fluorescent proteins as a toolkit for in vivo imaging, Trends in biotechnology 23, 605-613.

36. Shaner, N. C., Patterson, G. H., and Davidson, M. W. (2007) Advances in fluorescent protein technology, Journal of cell science 120, 4247-4260.

37. Day, R. N., and Davidson, M. W. (2009) The fluorescent protein palette: tools for cellular imaging, Chemical Society reviews 38, 2887-2921.

38. Frommer, W. B., Davidson, M. W., and Campbell, R. E. (2009) Genetically encoded biosensors based on engineered fluorescent proteins, Chemical Society reviews 38, 28332841.

39. Dass, C. R., and Choong, P. F. (2007) GFP expression alters osteosarcoma cell biology, DNA and cell biology 26, 599-601.

40. Lavis, L. D., and Raines, R. T. (2008) Bright ideas for chemical biology, ACS chemical biology 3, 142-155.

41. Terai, T., and Nagano, T. (2008) Fluorescent probes for bioimaging applications, Current opinion in chemical biology 12, 515-521.

42. Lavis, L. D. (2011) Histochemistry: live and in color, J Histochem Cytochem 59, 139145.

43. Keppler, A., Gendreizig, S., Gronemeyer, T., Pick, H., Vogel, H., and Johnsson, K. (2003) A general method for the covalent labeling of fusion proteins with small molecules in vivo, Nature biotechnology 21, 86-89.

44. Chen, I., Howarth, M., Lin, W., and Ting, A. Y. (2005) Site-specific labeling of cell surface proteins with biophysical probes using biotin ligase, Nature methods 2, 99-104.

45. Carrico, I. S., Carlson, B. L., and Bertozzi, C. R. (2007) Introducing genetically encoded aldehydes into proteins, Nature chemical biology 3, 321-322.

46. Cotton, G. J., and Muir, T. W. (2000) Generation of a dual-labeled fluorescence biosensor for Crk-II phosphorylation using solid-phase expressed protein ligation, Chemistry & biology 7, 253-261.

47. Summerer, D., Chen, S., Wu, N. Deiters, A., Chin, J. W., and Schultz, P. G. (2006) A genetically encoded fluorescent amino acid, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103, 9785-9789.

48. Wang, J., Xie, J., and Schultz, P. G. (2006) A genetically encoded fluorescent amino acid, Journal of the American Chemical Society 128, 8738-8739.

49. Pazos, E., Vazquez, O., Mascarenas, J. L., and Vazquez, M. E. (2009) Peptide-based * fluorescent biosensors, Chemical Society reviews 38, 3348-3359.

50. Ghasemi, Y., Peymani, P., and Afifi, S. (2009) Quantum dot: magic nanoparticle for imaging, detection and targeting, Acta Biomed 80, 156-165.

51. Jamieson, T., Bakhshi, R., Petrova, D., Pocock, R., Imani, M., and Seifalian, A. M. (2007) Biological applications of quantum dots, Biomaterials 28, 4717-4732.

52. Patterson, G. H. (2011) Highlights of the optical highlighter fluorescent proteins, Journal of microscopy 243, 1-7.

53. Lukyanov, K. A., Chudakov, D. M., Lukyanov, S., and Verkhusha, V. V. (2005) Innovation: Photoactivatable fluorescent proteins, Nature reviews 6, 885-891.

54. Bettati, S., Pasqualetto, E., Lolli, G., Campanini, B., and Battistutta, R. (2011) Structure and single crystal spectroscopy of Green Fluorescent Proteins, Biochimica et biophysica acta 1814, 824-833.

55. Fernandez-Suarez, M., and Ting, A. Y. (2008) Fluorescent probes for super-resolution imaging in living cells, Nature reviews 9, 929-943.

56. Dempsey, G. T., Bates, M., Kowtoniuk, W. E., Liu, D. R., Tsien, R. Y., and Zhuang, X. (2009) Photoswitching mechanism of cyanine dyes, Journal of the American Chemical Society 131, 18192-18193.

57. Lippincott-Schwartz, J., and Patterson, G. H. (2009) Photoactivatable fluorescent proteins for diffraction-limited and super-resolution imaging, Trends in cell biology 19, 555-565.

58. Schmolze, D. B., Standley, C., Fogarty, K. E., and Fischer, A. H. (2011) Advances in microscopy techniques, Archives of pathology & laboratory medicine 135, 255-263.

59. Henriques, R., Griffiths, C., Hesper Rego, E., and Mhlanga, M. M. (2011) PALM and STORM: unlocking live-cell super-resolution, Biopolymers 95, 322-331.

60. Shaner, N. C., Steinbach, P. A., and Tsien, R. Y. (2005) A guide to choosing fluorescent proteins, Nature methods 2, 905-909.

61. Frangioni, J. V. (2003) In vivo near-infrared fluorescence imaging, Current opinion in chemical biology 7, 626-634.

62. Hilderbrand, S. A., and Weissleder, R. (2009) Near-infrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging, Current opinion in chemical biology.

63. Coons, A. H., Creech, H. J., Jones, R. N., and Berliner, E. (1942) The demonstration of pneumococcal antigen in tissues by the use of fluorescent antibody, J. Immunol. 45, 159170.

64. Wombacher, R., and Cornish, V. W. (2011) Chemical tags: applications in live cell fluorescence imaging, Journal of biophotonics 4, 391-402.

65. Kalia, J., and Raines, R. T. (2010) Advances in Bioconjugation, Current organic chemistry 14, 138-147.

66. Hao, Z., Hong, S., Chen, X., and Chen, P. R. (2011) Introducing bioorthogonal functionalities into proteins in living cells, Accounts of chemical research 44, 742-751.

67. Best, M. D. (2009) Click chemistry and bioorthogonal reactions: unprecedented selectivity in the labeling of biological molecules, Biochemistry 48, 6571-6584.

68. Kurpiers, T., and Mootz, H. D. (2009) Bioorthogonal ligation in the spotlight, Angewandte Chemie (International ed 48, 1729-1731.

69. Kolb, H. C., Finn, M. G., and Sharpless, K. B. (2001) Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions, Angewandte Chemie (International ed 40, 20042021.

70. Saxon, E., and Bertozzi, C. R. (2000) Cell surface engineering by a modified Staudinger reaction, Science (New York, N.Y287, 2007-2010.

71. Speers, A. E., Adam, G. C., and Cravatt, B. F. (2003) Activity-based protein profiling in vivo using a copper(i)-catalyzed azide-alkyne 3 + 2. cycloaddition, Journal of the American Chemical Society 125, 4686-4687.

72. Speers, A. E., and Cravatt, B. F. (2004) Profiling enzyme activities in vivo using click chemistry methods, Chemistry & biology 11, 535-546.

73. Rostovtsev, V. V., Green, L. G., Fokin, V. V., and Sharpless, K. B. (2002) A stepwise huisgen cycloaddition process: copper(I)-catalyzed regioselective "ligation" of azides and terminal alkynes, Angewandte Chemie (International ed 41, 2596-2599.

74. Tornoe, C. W., Christensen, C., and Meldal, M. (2002) Peptidotriazoles on solid phase: l,2,3.-triazoles by regiospecific copper(i)-catalyzed 1,3-dipolar cycloadditions of terminal alkynes to azides, The Journal of organic chemistry 67, 3057-3064.

75. Soares, E. V., Hebbelinck, K., and Soares, H. M. (2003) Toxic effects caused by heavy metals in the yeast Saccharomyces cerevisiae: a comparative study, Canadian journal of microbiology 49, 336-343.

76. Agard, N. J., Prescher, J. A., and Bertozzi, C. R. (2004) A strain-promoted 3 + 2. azide-alkyne cycloaddition for covalent modification of biomolecules in living systems, Journal of the American Chemical Society 126, 15046-15047.

77. Codelli, J. A., Baskin, J. M., Agard, N. J., and Bertozzi, C. R. (2008) Second-generation difluorinated cyclooctynes for copper-free click chemistry, Journal of the American Chemical Society 130, 11486-11493.

78. Sletten, E. M., and Bertozzi, C. R. (2008) A hydrophilic azacyclooctyne for Cu-free click chemistry, Organic letters 10, 3097-3099.

79. Ning, X., Guo, J., Wolfert, M. A., and Boons, G. J. (2008) Visualizing metabolically labeled glycoconjugates of living cells by copper-free and fast huisgen cycloadditions, Angewandte Chemie (International ed 47, 2253-2255.

80. Kohn, M., and Breinbauer, R. (2004) The Staudinger ligation-a gift to chemical biology, Angewandte Chemie (International ed 43, 3106-3116.

81. Griffin, B. A., Adams, S. R., and Tsien, R. Y. (1998) Specific covalent labeling of recombinant protein molecules inside live cells, Science (New York, N.Y281, 269-272.

82. Hoffmann, C., Gaietta, G., Zurn, A., Adams, S. R., Terrillon, S., Ellisman, M. H., Tsien, R. Y., and Lohse, M. J. (2010) Fluorescent labeling of tetracysteine-tagged proteins in intact cells, Nature protocols 5, 1666-1677.

83. Crivat, G., Tokumasu, F., Sa, J. M., Hwang, J., and Wellems, T. E. (2011) Tetracysteine-based fluorescent tags to study protein localization and trafficking in Plasmodium falciparum-infected erythrocytes, PloS one 6, e22975.

84. Madani, F., Lind, J., Damberg, P., Adams, S. R., Tsien, R. Y., and Graslund, A. O. (2009) Hairpin structure of a biarsenical-tetracysteine motif determined by NMR spectroscopy, Journal of the American Chemical Society 131, 4613-4615.

85. Pomorski, A., and Krezel, A. (2011) Exploration of biarsenical chemistry—challenges in protein research, Chembiochem 12, 1152-1167.

86. Goodman, J. L., Fried, D. B., and Schepartz, A. (2009) Bipartite tetracysteine display requires site flexibility for ReAsH coordination, Chembiochem 10, 1644-1647.

87. Wolfbeis, O. S. (1985) The fluorescence of organic natural products. In Molecular Luminescence Spectroscopy: Methods and Applications Part 1, (Schulman, S. G., Ed.), pp 167-317, Wiley, New York.

88. Weber, G. (1952) Polarization of the fluorescence of macromolecules. II. Fluorescent conjugates of ovalbumin and bovine serum albumin, The Biochemical journal 51, 155167.

89. Daniel, E., and Weber, G. (1966) Cooperative effects in binding by bovine serum albumin. I. The binding of l-anilino-8-naphthalenesulfonate. Fluorimetric titrations, Biochemistry 5, 1893-1900.

90. Weber, G., and Farris, F. J. (1979) Synthesis and spectral properties of a hydrophobic fluorescent probe: 6-propionyl-2-(dimethylamino)naphthalene, Biochemistry 18, 30753078.

91. Hudson, E. N., and Weber, G. (1973) Synthesis and characterization of two fluorescent sulfhydryl reagents, Biochemistry 12, 4154-4161.

92. Maggiora, L. L., Smith, C. W., and Zhang, Z. Y. (1992) A general method for the preparation of internally quenched fluorogenic protease substrates using solid-phase peptide synthesis, Journal of medicinal chemistry 35, 3727-3730.

93. Tyagi, S., and Kramer, F. R. (1996) Molecular beacons: probes that fluoresce upon hybridization, Nature biotechnology 14, 303-308.

94. Stewart, W. W. (1981) Lucifer dyes—highly fluorescent dyes for biological tracing, Nature 292, 17-21.

95. Sahoo, D., Narayanaswami, V., Kay, C. M., and Ryan, R. O. (2000) Pyrene excimer fluorescence: a spatially sensitive probe to monitor lipid-induced helical rearrangement of apolipophorin III, Biochemistry 39, 6594-6601.

96. Smalley, M. K., and Silverman, S. K. (2006) Fluorescence of covalently attached pyrene as a general RNA folding probe, Nucleic acids research 34, 152-166.

97. Bains, G., Patel, A. B., and Narayanaswami, V. (2011) Pyrene: a probe to study protein conformation and conformational changes, Molecules (Basel, Switzerland) 16, 79097935.

98. Kano, K., and Fendler, J. H. (1978) Pyranine as a sensitive pH probe for liposome interiors and surfaces. pH gradients across phospholipid vesicles, Biochimica et biophysica acta 509, 289-299.

99. Kohl, C., Weil, T., Qu, J., and Mullen, K. (2004) Towards highly fluorescent and water-soluble perylene dyes, Chemistry (Weinheim an der Bergstrasse, Germany) 10, 52975310.

100. Davenport, L., Shen, B., Joseph, T. W., and Straher, M. P. (2001) A novel fluorescent coronenyl-phospholipid analogue for investigations of submicrosecond lipid fluctuations, Chemistry and physics of lipids 109, 145-156.

101. Sun, W. C., Gee, K. R., and Haugland, R. P. (1998) Synthesis of novel fluorinated coumarins: excellent UV-light excitable fluorescent dyes, Bioorganic & medicinal chemistry letters 8, 3107-3110.

102. Mizukami, S., Watanabe, S., and Kikuchi, K. (2009) Development of ratiometric fluorescent probes for phosphatases by using a pK(a) switching mechanism, Chembiochem 10, 1465-1468.

103. Valeur, B. (2002) Molecular Fluorescence: Principles and Applications, Wiley-VCH, Weinheim.

104. Haugland, R. P., Spence, M. T. Z., Johnson, I. D., and Basey, A. (2005) The Handbook: A Guide to Fluorescent Probes and Labeling Technologies, in Molecular Probes10th ed., Eugene, OR.

105. Tegtmeier, M., and Legrum, W. (1998) 7-Aminocoumarins are substrates of cytochrome P450-isozymes, Archiv der Pharmazie 331, 143-148.

106. Babiak, P., and Reymond, J. L. (2005) A high-throughput, low-volume enzyme assay on solid support, Analytical chemistry 77, 373-377.

107. Yamazaki, H., Inoue, K., Mimura, M., Oda, Y., Guengerich, F. P., and Shimada, T. (1996) 7-Ethoxycoumarin O-deethylation catalyzed by cytochromes P450 1A2 and 2E1 in human liver microsomes, Biochemical pharmacology 51, 313-319.

108. Zimmerman, M., Ashe, B., Yurewicz, E. C., and Patel, G. (1977) Sensitive assays for trypsin, elastase, and chymotrypsin using new fluorogenic substrates, Analytical biochemistry 78, 47-51.

109. Salisbury, C. M., Maly, D.J., and Ellman, J. A. (2002) Peptide microarrays for the determination of protease substrate specificity, Journal of the American Chemical Society 124, 14868-14870.

110. Wegener, D., Wirsching, F., Riester, D., and Schwienhorst, A. (2003) A fluorogenic histone deacetylase assay well suited for high-throughput activity screening, Chemistry & biology 10, 61-68.

111. Lavis, L. D., Chao, T. Y., and Raines, R. T. (2006) Latent blue and red fluorophores based on the trimethyl lock, Chembiochem 7, 1151-1154.

112. Mitchison, T. J. (1989) Polewards microtubule flux in the mitotic spindle: evidence from photoactivation of fluorescence, The Journal of cell biology 109, 637-652.

113. Theriot, J. A., and Mitchison, T. J. (1991) Actin microfilament dynamics in locomoting cells, Nature 352, 126-131.

114. Guo, Y. M., Chen, S., Shetty, P., Zheng, G., Lin, R., and Li, W. H. (2008) Imaging dynamic cell-cell junctional coupling in vivo using Trojan-LAMP, Nature methods 5, 835-841.

115. Schulman, S. G., Threatte, R. M., Capomacchia, A. C., and Paul, W. L. (1974) Fluorescence of 6-methoxyquinoline, quinine, and quinidine in aqueous media, Journal of pharmaceutical sciences 63, 876-880.

116. Eaton, D. F. (1988) International Union of Pure and Applied Chemistry Organic Chemistry Division Commission on Photochemistry. Reference materials for fluorescence measurement, Journal of photochemistry andphotobiology 2, 523-531.

117. Jayaraman, S., and Verkman, A. S. (2000) Quenching mechanism of quinolinium-type chloride-sensitive fluorescent indicators, Biophysical chemistry 85, 49-57.

118. Shults, M. D., Carrico-Moniz, D., and Imperiali, B. (2006) Optimal Sox-based fluorescent chemosensor design for serine/threonine protein kinases, Analytical biochemistry 352, 198-207.

119. Tsien, R. Y. (1980) New calcium indicators and buffers with high selectivity against magnesium and protons: design, synthesis, and properties of prototype structures, Biochemistry 19, 2396-2404.

120. Grynkiewicz, G., Poenie, M., and Tsien, R. Y. (1985) A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties, The Journal of biological chemistry 260, 3440-3450.

121. Trotta, E., and Paci, M. (1998) Solution structure of DAPI selectively bound in the minor groove of a DNA T.T mismatch-containing site: NMR and molecular dynamics studies, Nucleic acids research 26, 4706-4713.

122. Larsen, T. A., Goodsell, D. S., Cascio, D., Grzeskowiak, K., and Dickerson, R. E. (1989) The structure of DAPI bound to DNA, Journal of biomolecular structure & dynamics 7, 477-49 L,

123. Crissman, H. A., and Hirons, G. T. (1994) Staining of DNA in live and fixed cells, Methods in cell biology 41, 195-209.

124. Petit, J. M., Denis-Gay, M., and Ratinaud, M. H. (1993) Assessment of fluorochromes for cellular structure and function studies by flow cytometry, Biology of the cell / under the auspices of the European Cell Biology Organization 78, 1-13.

125. Mozdziak, P. E., Pulvermacher, P. M., Schultz, E., and Schell, K. (2000) Hoechst fluorescence intensity can be used to separate viable bromodeoxyuridine-labeled cells from viable non-bromodeoxyuridine-labeled cells, Cytometry 41, 89-95.

126. Ghosh, P. B., and Whitehouse, M. W. (1968) 7-chloro-4-nitrobenzo-2-oxa-l,3-diazole: a new fluorigenie reagent for amino acids and other amines, The Biochemical journal 108, 155-156.

127. Andrews, J. L., Ghosh, P., Ternai, B., and Whitehouse, M. W. (1982) Ammonium 4-chloro-7-sulfobenzofurazan: a new fluorigenic thiol-specific reagent, Archives of biochemistry and biophysics 214, 386-396.

128. Levi, J., Cheng, Z., Gheysens, O., Patel, M., Chan, C. T., Wang, Y., Namavari, M., and Gambhir, S. S. (2007) Fluorescent fructose derivatives for imaging breast cancer cells, Bioconjugate chemistry 18, 628-634.

129. Chattopadhyay, A. (1990) Chemistry and biology of N-(7-nitrobenz-2-oxa-l,3-diazol-4-yl)-labeled lipids: fluorescent probes of biological and model membranes, Chemistry and physics of lipids 53, 1-15.

130. Dai, Z., Dulyaninova, N. G., Kumar, S., Bresnick, A. R., and Lawrence, D. S. (2007) Visual snapshots of intracellular kinase activity at the onset of mitosis, Chemistry & biology 14, 1254-1260.

131. Kim, J. S., and Raines, R. T. (1995) Dibromobimane as a fluorescent crosslinking reagent, Analytical biochemistry 225, 174-176.

132. Diwu, Z., Zhang, C., Klaubert, D. H., and Haugland, R. P. (2000) Fluorescent molecular probes VI: The spectral properties and potential biological applications of water-soluble DapoxylTM sulfonic acid, J. Photochem. Photobiol. A 131, 95-100.

133. Diwu, Z., Chen, C. S., Zhang, C., Klaubert, D. H., and Haugland, R. P. (1999) A novel acidotropic pH indicator and its potential application in labeling acidic organelles of live cells, Chemistry & biology 6, 411-418.

134. Anderson, M. T., Baumgarth, N., Haugland, R. P., Gerstein, R. M., Tjioe, T., Herzenberg, L. A., and Herzenberg, L. A. (1998) Pairs of violet-light-excited fluorochromes for flow cytometric analysis, Cytometry 33, 435-444.

135. Lavis, L. D., Rutkoski, T. J., and Raines, R. T. (2007) Tuning the pK(a) of fluorescein to optimize binding assays, Analytical chemistry 79, 6775-6782.

136. Lakowicz, J. R. (2006) Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd ed., Springer, New York.

137. Brinkley, M. (1992) A brief survey of methods for preparing protein conjugates with dyes, haptens, and cross-linking reagents, Bioconjugate chemistry 3, 2-13.

138. Mchedlov-Petrossyan, N. O., Rubtsov, M. I., and Lukatskaya, L. L. (1992) Ionization and tautomerism of chloro-derivatives of fluorescein in water and aqueous acetone, Dyes Pigm. 18, 179-198.

139. Graber, M. L., DiLillo, D. C., Friedman, B. L., and Pastoriza-Munoz, E. (1986) Characteristics of fluoroprobes for measuring intracellular pH, Analytical biochemistry 156, 202-212.

140. Minta, A., Kao, J. P., and Tsien, R. Y. (1989) Fluorescent indicators for cytosolic calcium based on rhodamine and fluorescein chromophores, The Journal of biological chemistry 264, 8171-8178.

141. Inglese, J., Johnson, R. L., Simeonov, A., Xia, M., Zheng, W., Austin, C. P., and Auld, D. S. (2007) High-throughput screening assays for the identification of chemical probes, Nature chemical biology 3, 466-479.

142. Martin, V. V., Rothe, A., and Gee, K. R. (2005) Fluorescent metal ion indicators based on benzoannelated crown systems: a green fluorescent indicator for intracellular sodium ions, Bioorganic & medicinal chemistry letters 15, 1851-1855.

143. Song, F., Garner, A. L., and Koide, K. (2007) A highly sensitive fluorescent sensor for palladium based on the allylic oxidative insertion mechanism, Journal of the American Chemical Society 129, 12354-12355.

144. Yoon, S., Miller, E. W., He, Q., Do, P. H., and Chang, C. J. (2007) A bright and specific fluorescent sensor for mercury in water, cells, and tissue, Angewandte Chemie (International ed 46, 6658-6661.

145. Yang, X. F., Ye, S. J., Bai, Q., and Wang, X. Q. (2007) A fluorescein-based fluorogenic probe for fluoride ion based on the fluoride-induced cleavage of tert-butyldimethylsilyl ether, Journal of fluorescence 17, 81-87.

146. Lim, M. H., and Lippard, S. J. (2007) Metal-based tum-on fluorescent probes for sensing nitric oxide, Accounts of chemical research 40, 41-51.

147. Rotman, B., and Papermaster, B. W. (1966) Membrane properties of living mammalian cells as studied by enzymatic hydrolysis of fluorogenic esters, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 55, 134-141.

148. Zaikova, T. O., Rukavishnikov, A. V., Birrell, G. B., Griffith, O. H., and Keana, J. F. (2001) Synthesis of fluorogenic substrates for continuous assay of phosphatidylinositol-specific phospholipase C, Bioconjugate chemistry 12, 307-313.

149. Mitchison, T. J., Sawin, K. E., Theriot, J. A., Gee, K., and Mallavarapu, A. (1998) Caged fluorescent probes, Methods in enzymology 291, 63-78.

150. Miller, E. W., Bian, S. X., and Chang, C. J. (2007) A fluorescent sensor for imaging reversible redox cycles in living cells, Journal of the American Chemical Society 129, 3458-3459.

151. Lavis, L. D., Chao, T. Y., and Raines, R. T. (2006) Fluorogenic label for biomolecular imaging, ACS chemical biology 1, 252-260.

152. Johnson, I. (1998) Fluorescent probes for living cells, The Histochemical journal 30, 123-140.

153. Gee, K. R., Weinberg, E. S., and Kozlowski, D. J. (2001) Caged Q-rhodamine dextran: a new photo activated fluorescent tracer, Bioorganic & medicinal chemistry letters 11, 2181-2183.

154. Leytus, S. P., Patterson, W. L., and Mangel, W. F. (1983) New class of sensitive and selective fluorogenic substrates for serine proteinases. Amino acid and dipeptide derivatives of rhodamine, The Biochemical journal 215, 253-260.

155. Liu, J., Bhalgat, M., Zhang, C., Diwu, Z., Hoyland, B., and Klaubert, D. H. (1999) Fluorescent molecular probes V: a sensitive caspase-3 substrate for fluorometric assays, Bioorganic & medicinal chemistry letters 9, 3231-3236.

156. Kupcho, K., Hsiao, K., Bulleit, B., and Goueli, S. A. (2004) A homogeneous, nonradioactive high-throughput fluorogenic protein phosphatase assay, J Biomol Screen 9, 223-231.

157. Streu, C., and Meggers, E. (2006) Ruthenium-induced allylcarbamate cleavage in living cells, Angewandte Chemie (International ed 45, 5645-5648.

158. Martin, V. V., Rothe, A., Diwu, Z., and Gee, K. R. (2004) Fluorescent sodium ion indicators based on the l,7-diaza-15-crown-5 system, Bioorganic & medicinal chemistry letters 14, 5313-5316.

159. Whitaker, J. E., Haugland, R. P., Ryan, D., Hewitt, P. C., Haugland, R. P., and Prendergast, F. G. (1992) Fluorescent rhodol derivatives: versatile, photostable labels and tracers, Analytical biochemistry 207, 267-279.

160. Burdette, S. C., and Lippard, S. J. (2002) The rhodafluor family. An initial study of potential ratiometric fluorescent sensors for Zn2+, Inorganic chemistry 41, 6816-6823.

161. Lee, L. G., Berry, G. M., and Chen, C. H. (1989) Vita Blue: a new 633-nm excitable fluorescent dye for cell analysis, Cytometry 10, 151-164.

162. Xu, K., Tang, B., Huang, H., Yang, G., Chen, Z., Li, P., and An, L. (2005) Strong red fluorescent probes suitable for detecting hydrogen peroxide generated by mice peritoneal macrophages, Chemical communications (•Cambridge, England), 5974-5976.

163. Whitaker, J. E., Haugland, R. P., and Prendergast, F. G. (1991) Spectral and photophysical studies of benzoc.xanthene dyes: dual emission pH sensors, Analytical biochemistry 194, 330-344.

164. Liu, J., Diwu, Z., and Leung, W. Y. (2001) Synthesis and photophysical properties of new fluorinated benzoc.xanthene dyes as intracellular pH indicators, Bioorganic & medicinal chemistry letters 11, 2903-2905.

165. Cosa, G., Focsaneanu, K. S., McLean, J. R., McNamee, J. P., and Scaiano, J. C. (2001) Photophysical properties of fluorescent DNA-dyes bound to single- and double-stranded DNA in aqueous buffered solution, Photochemistry andphotobiology 73, 585-599.

166. Darzynkiewicz, Z., Bruno, S., Del Bino, G., Gorczyca, W., Hotz, M. A., Lassota, P., and Traganos, F. (1992) Features of apoptotic cells measured by flow cytometry, Cytometry 13, 795-808.

167. Loudet, A., and Burgess, K. (2007) BODIPY dyes and their derivatives: syntheses and spectroscopic properties, Chemical reviews 107, 4891-4932.

168. Thompson, V. F., Saldana, S., Cong, J., and Goll, D. E. (2000) A BODIPY fluorescent microplate assay for measuring activity of calpains and other proteases, Analytical biochemistry 279, 170-178.

169. Nathans, J. (1987) Molecular biology of visual pigments, Annual review of neuroscience 10, 163-194.

170. Buschmann, V., Weston, K. D., and Sauer, M. (2003) Spectroscopic study and evaluation of red-absorbing fluorescent dyes, Bioconjugate chemistry 14, 195-204.

171. Smith, J. C. (1990) Potential-sensitive molecular probes in membranes of bioenergetic relevance, Biochimica et biophysica acta 1016, 1-28.

172. Plasek, J., and Sigler, K. (1996) Slow fluorescent indicators of membrane potential: a survey of different approaches to probe response analysis, Journal of photochemistry and photobiology 33, 101-124.

173. Zhou, W. L., Yan, P., Wuskell, J. P., Loew, L. M., and Antic, S. D. (2007) Intracellular long-wavelength voltage-sensitive dyes for studying the dynamics of action potentials in axons and thin dendrites, Journal of neuroscience methods 164, 225-239.

174. Mujumdar, R. B., Ernst, L. A., Mujumdar, S. R., Lewis, C. J., and Waggoner, A. S. (1993) Cyanine dye labeling reagents: sulfoindocyanine succinimidyl esters, Bioconjugate chemistry 4, 105-111.

175. Waggoner, A. (1995) Covalent labeling of proteins and nucleic acids with fluorophores, Methods in enzymology 246, 362-373.

176. Mujumdar, S. R., Mujumdar, R. B., Grant, C. M., and Waggoner, A. S. (1996) Cyanine-labeling reagents: sulfobenzindocyanine succinimidyl esters, Bioconjugate chemistry 7, 356-362.

177. Waggoner, A. (2006) Fluorescent labels for proteomics and genomics, Current opinion in chemical biology 10, 62-66.

178. Schobel, U., Egelhaaf, H. J., Brecht, A., Oelkrug, D., and Gauglitz, G. (1999) New donor-acceptor pair for fluorescent immunoassays by energy transfer, Bioconjugate chemistry 10, 1107-1114.

179. Bates, M., Huang, B., Dempsey, G. T., and Zhuang, X. (2007) Multicolor superresolution imaging with photo-switchable fluorescent probes, Science (New York, N.Y 317, 1749-1753.

180. Christie, R. M. (2001) Colour Chemistry, Royal Society of Chemistry,Cambridge, U.K.

181. Liu, W., Jensen, T. J., Fronczek, F. R., Hammer, R. P., Smith, K. M., and Vicente, M. G. (2005) Synthesis and cellular studies of nonaggregated water-soluble phthalocyanines, Journal of medicinal chemistry 48, 1033-1041.

182. Christoph, S., and Meyer-Almes, F. J. (2003) Novel fluorescence based receptor binding assay method for receptors lacking ligand conjugates with preserved affinity: study on estrogen receptor alpha, Biopolymers 72, 256-263.

183. O'Brien, J., Wilson, I., Orton, T., and Pognan, F. (2000) Investigation of the Alamar Blue (resazurin) fluorescent dye for the assessment of mammalian cell cytotoxicity, European journal of biochemistry / FEBS 267, 5421-5426.

184. Bruchez, M., Jr., Moronne, M., Gin, P., Weiss, S., and Alivisatos, A. P. (1998) Semiconductor nanocrystals as fluorescent biological labels, Science (New York, N.Y281, 2013-2016.

185. Michalet, X., Pinaud, F. F., Bentolila, L. A., Tsay, J. M., Doose, S., Li, J. J., Sundaresan, G., Wu, A. M., Gambhir, S. S., and Weiss, S. (2005) Quantum dots for live cells, in vivo imaging, and diagnostics, Science (New York, N.Y307, 538-544.

186. Byers, R. J., and Hitchman, E. R. (2011) Quantum dots brighten biological imaging, Progress in histochemistry and cytochemistry 45, 201-237.

187. Rosenthal, S. J., Chang, J. C., Kovtun, O., McBride, J. R., and Tomlinson, I. D. (2011) Biocompatible quantum dots for biological applications, Chemistry & biology 18, 10-24.

188. Murray CB, N. D., Bawendi MG. (1993) Synthesis and Characterization of Nearly Monodisperse CdE (E = S, Se, Те) Semiconductor Nanocrystallites, Journal of the American Chemical Society 115, 8706-8715

189. Hines, M. A., and Guyot-Sionnest, P. (1996) Synthesis and characterization of strongly luminescing ZnS-capped CdSe nanocrystals, Journal of Physical Chemistry 100, 468471.

190. Jovin, T. M. (2003) Quantum dots finally come of age, Nature biotechnology 21, 32-33.

191. Nirmal, M., and Brus, L. (1999) Photophysics in Semiconductor Nanocrystals, Accounts of chemical research 32, 407-414.

192. Chan, W. C., and Nie, S. (1998) Quantum dot bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection, Science (New York, N.Y281, 2016-2018.

193. Jaiswal, J. K., Mattoussi, H., Mauro, J. M., and Simon, S. M. (2003) Long-term multiple color imaging of live cells using quantum dot bioconjugates, Nature biotechnology 21, 47-51.

194. Dubertret, B., Skourides, P., Norris, D. J., Noireaux, V., Brivanlou, A. H., and Libchaber, A. (2002) In vivo imaging of quantum dots encapsulated in phospholipid micelles, Science (New York, N.Y298, 1759-1762.

195. Ballou, B., Lagerholm, B. C., Ernst, L. A., Bruchez, M. P., and Waggoner, A. S. (2004) Noninvasive imaging of quantum dots in mice, Bioconjugate chemistry 15, 79-86.

196. Klarreich, E. (2001) Biologists join the dots, Nature 413, 450-452.

197. Akerman, M. E., Chan, W. C., Laakkonen, P., Bhatia, S. N. and Ruoslahti, E. (2002) Nanocrystal targeting in vivo, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99, 12617-12621.

198. Qu, L., and Peng, X. (2002) Control of photoluminescence properties of CdSe nanocrystals in growth, Journal of the American Chemical Society 124, 2049-2055.

199. Zhong, X., Feng, Y., Knoll, W., and Han, M. (2003) Alloyed Zn(x)Cd(l-x)S nanocrystals with highly narrow luminescence spectral width, Journal of the American Chemical Society 125, 13559-13563.

200. Bailey, R. E., and Nie, S. (2003) Alloyed semiconductor quantum dots: tuning the optical properties without changing the particle size, Journal of the American Chemical Society 725,7100-7106.

201. Kim, S., Fisher, B., Eisler, H. J., and Bawendi, M. (2003) Type-II quantum dots: CdTe/CdSe(core/shell) and CdSe/ZnTe(core/shell) heterostructures, Journal of the American Chemical Society 125, 11466-11467.

202. Wehrenberg, B. L., Wang, C. J., and P. Guyot-Sionnest. (2002) Interband and intraband optical studies of PbSe colloidal quantum dots, J. Phys. Chem. B 106, 10634-10640.

203. Derfus, A. M„ Chan, W. C. W., and Bhatia, S. N. (2004) Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots, Nano Lett. 4, 11-18.

204. Mansson, A., Sundberg, M., Balaz, M., Bunk, R., Nicholls, I. A., Omling, P., Tagerud, S., and Montelius, L. (2004) In vitro sliding of actin filaments labelled with single quantum dots, Biochemical and biophysical research communications 314, 529-534.

205. Howarth, M., Liu, W., Puthenveetil, S., Zheng, Y., Marshall, L. F„ Schmidt, M. M., Wittrup, K. D., Bawendi, M. G., and Ting, A. Y. (2008) Monovalent, reduced-size quantum dots for imaging receptors on living cells, Nature methods 5, 397-399.

206. Hezinger, A. F., Tessmar, J., and Gopferich, A. (2008) Polymer coating of quantum dots--a powerful tool toward diagnostics and sensorics, Eur JPharm Biopharm 68, 138-152.

207. Crouch, D., Norager, S., O'Brien, P., Park, J. H., and Pickett, N. (2003) New synthetic routes for quantum dots, Philosophical transactions 361, 297-310; discussion 310.

208. Peng, Z. A., and Peng, X. (2001) Formation of high-quality CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals using CdO as precursor, Journal of the American Chemical Society 123, 183-184.

209. Talapin, D. V., Rogach, A. L., Kornowski, A., Haase, M., and Weller, H. (2001) Highly luminescent monodisperse CdSe and CdSe/ZnS nanocrystals synthesized in a hexadecylamine-trioctylphosphine oxide-trioctylphosphine mixture, Nano Lett. 1, 207211.

210. Mekis, I., Talapin, D. V., Koronowski, A., Haase, M., and Weller, H. (2003) One-pot synthesis of highly luminescent CdSe/CdS core-shell nanocrystals via organometallic and "Greener" chemical approaches, J. Phys. Chem. 107, 7454—7462.

211. Yordanov, G. G., Dushkin, C. D., Gicheva, G. D„ Bochev, B. H., and Adachi, E. (2005) Synthesis of high-quality semiconductor nanoparticles in a composite hot-matrix, Colloid Polym. Sci. 284, 229-232.

212. Yu, W. W., and Peng, X. (2002) Formation of high-quality CdS and other II-VI semiconductor nanocrystals in noncoordinating solvents: tunable reactivity of monomers, Angewandte Chemie (International ed 41, 2368-2371.

213. Huang, G.-W., Chen, C.-Y., Wu, K.-C., Ahmed, M. O., and Chou, P.-T. (2004) One-pot synthesis and characterisation of high-quality CdSe/ZnX (X = S, Se) nanocrystals via the CdO precursor, J. Cryst. Growth. 265, 250-259.

214. Liu, X., Lin, Y., Chen, Y., An, L., Ji, X., and Jiang, B. (2005) New Organometallic Approach to Synthesize High-quality CdSe Quantum Dots, Chem. Lett. 34, 1284-1285.

215. Reiss, P., Bleuse, J., and Pron, A. (2002) Highly luminescent CdSe/ZnSe core/shell nanocrystals of low size dispersion, Nano Lett. 2, 781—784.

216. Gerion, D., Pinaud, F., Williams, S. C., PArak, W. J., Zanchet, D., Weiss, S., and Alivisatos, P. A. (2001) Synthesis and properties of biocompartible water-soluble silica-coated CdSe/ZnS semiconductor quantum dots, J. Phys. Chem. B 105, 8861-8871.

217. Schroedter, A., and Weller, H. (2002) Biofunctionalization of silica-coated CdTe and gold nanocrystals, Nano Lett. 2, 1363-1367.

218. Nann, T., and Mulvaney, P. (2004) Single quantum dots in spherical silica particles, Angewandte Chemie (International ed 43, 5393-5396.

219. Petruska, M. A., Bartko, A. P., and Klimov, V. I. (2004) An amphiphilic approach to nanocrystal quantum dot-titania nanocomposites, Journal of the American Chemical Society 126, 714-715.

220. Selvan, S. T., Tan, T. T., and J.Y. Ying. (2005) Robust, non-cytotoxic, silicacoated CdSe quantum dots with efficient photoluminescence, Adv. Mater. 17, 1620-1625.

221. Yang, Y., and Gao, M. (2005) Preparation of fluorescent Si02 particles with single CdTe nanocrystal cores by the reverse microemulsion method, Adv. Mater. 17, 2354-2357.

222. Darbandi, M., Thomann, R., and Nann, T. (2005) Single quantum dots in silica spheres by microemulsion synthesis, Chem. Mater. 17, 5720-5725.

223. Bakalova, R., Zhelev, Z., Aoki, I., Ghba, H., Imai, Y., and Kanno, I. (2006) Silica-shelled single quantum dot micelles as imaging probes with dual or multimodality, Analytical chemistry 78, 5925-5932.

224. Zhelev, Z., Ohba, H., and Bakalova, R. (2006) Single quantum dot-micelles coated with silica shell as potentially non-cytotoxic fluorescent cell tracers, Journal of the American Chemical Society 128, 6324-6325.

225. Wolcott, A., Gerion, D., Visconte, M., Sun, J., Schwartzberg, A., Chen, S., and Zhang, J. Z. (2006) Silica-coated CdTe quantum dots functionalized with thiols for bioconjugation to IgG proteins, The journal ofphysical chemistry 110, 5779-5789.

226. Selvan, S. T., Patra, P. K., Ang, C. Y., and Ying, J. Y. (2007) Synthesis of silica-coated semiconductor and magnetic quantum dots and their use in the imaging of live cells, Angewandte Chemie (International ed 46, 2448-2452.

227. Sark, W. G. J. H. M. v., Frederix, P. L. T. M., Bol, A. A., Gerritsen, H. C., and Meijerink, A. (2002) Blueing, bleaching, and blinking of single CdSe/ZnS quantum dots, Chem. Phys. Chem. 3, 871-879.

228. Sanhel, L., Haase, M., Weller, H., and Henglein, A. (1987) Photochemistry of colloidal semiconductors. 20. Surface modification and stability of strong luminescing CdS particles, J. Am. Chem. Soc. 109, 5649-5655.

229. Katari, J. E. B., Colvin, V. L., and Alivisatos, A. P. (1994) X-ray spectroscopy of CdSe nanocrystals with applications to studies of the nanocrystal surface, J. Phys. Chem. 98, 4109-4117.

230. Alivisatos, A. P. (1996) Perspectives on the physical chemistry of semiconductor nanocrystals,/. Phys. Chem. 100, 13226-13239.

231. Sark, W. G. J. H. M. v., Frederix, P. L. T. M., Heuvel, D. J. v. d., and Gerritsen, H. C. (2001) Photooxidation and photobleaching of single CdSe/ZnS quantum dots probed by room-temperature time-resolved spectroscopy, J. Phys. Chem. B 105 8281-8284.

232. Uyeda, H. T., Medintz, I. L., Jaiswal, J. K., Simon, S. M., and Mattoussi, H. (2005) Synthesis of compact multidentate ligands to prepare stable hydrophilic quantum dot fluorophores, Journal of the American Chemical Society 127, 3870-3878.

233. Kang, E.-C., Ogura, A., Kataoka, K., and Nagasaki, Y. (2004) Preparation of water-soluble PEGylated semiconductor nanocrystals, Chem. Lett. 33 840-841.

234. Dixit, S. K., Goicochea, N. L., Daniel, M.-C., Murali, A., Bronstein, L., De, M., Stein, B., Rotello, V. M., Kao, C. C., and Dragnea, B. (2006) Quantum dot encapsulation in viral capsids, Nano Lett. 6, 1993-1999.

235. Derfus, A. M., Chan, W. C. W., and Bhatia, S. N. (2004) Intracellular delivery of quantum dots for live cell labelling and organelle tracking, Adv. Mater. 16, 961-966.

236. Hu, F., Ran, Y., Zhou, Z., and Gao, M. (2006) Preparation of bioconjugates of CdTe nanocrystals for cancer marker detection, Nanotechnology 17, 2972-2977.

237. Chen, J.-L., and Zhu, C.-Q. (2005) Functionalized cadmium sulphide quantum dots as fluorescence probe for silver ion determination, Anal. Chim. Acta 546, 147-153.

238. Chen, Y., and Rosenzweig, Z. (2002) Luminescent CdS quantum dots as selective ion probes, Analytical chemistry 74, 5132-5138.

239. Chen, C. Y., Cheng, С. Т., Lai, C. W., Wu, P. W., Wu, К. C., Chou, P. Т., Chou, Y. H., and Chiu, H. T. (2006) Potassium ion recognition by 15-crown-5 functionalized CdSe/ZnS quantum dots in H20, Chemical communications (Cambridge, England), 263265.

240. Cordes, D. В., Gamsey, S., and Singaram, B. (2006) Fluorescent quantum dots with boronic acid substituted viologens to sense glucose in aqueous solution, Angewandte Chemie (International ed 45, 3829-3832.

241. Cai, W., Shin, D. W., Chen, K., Gheysens, O., Cao, Q., Wang, S. X., Gambhir, S. S., and Chen, X. (2006) Peptide-labeled near-infrared quantum dots for imaging tumor vasculature in living subjects, Nano letters 6, 669-676.

242. Wisher, A. C., Bronstein, I., and Chechik, V. (2006) Thiolated РАМАМ dendriner-coated CdSe/ZnS nanoparticles as protein transfection agents, Chem. Commun., 16371639.

243. Nann, T. (2005) Phase-transfer of CdSe/ZnS quantum dots using amphiphilic hyperbranched polyethyleneimine, Chem. Commun., 1735-1736.

244. Kim, S. W., Kim, S., Tracy, J. В., Jasanoff, A., and Bawendi, M. G. (2005) Phosphine oxide polymer for water-soluble nanoparticles, Journal of the American Chemical Society 127, 4556-4557.

245. Huang, B., and Tomalia, D. A. (2006) Poly(ether) dendrons possessing phosphine focal points for stabilisation and reduced quenching of luminescent quantum dots, Inorg. Chim. Acta 359, 1951-1966.

246. Potapova, I., Mruk, R., Prehl, S., Zentel, R., Basche, T., and Mews, A. (2003) Semiconductor nanocrystals with multifunctional polymer ligands, Journal of the American Chemical Society 125, 320-321.

247. Mattoussi, H., Mauro, J. M., Goldman, E. R., Anderson, G. P., Sundar, V. C., Mikulec, F. V., and Bawendi, M. G. (2000) Self-assembly of CdSe-ZnS quantum dots bioconjugates using an engineered recombinant protein, J. Am. Chem. Soc. 122, 12142-12150.

248. Wu, Y., Chakrabortty, S., Gropeanu, R. A., Wilhelmi, J., Xu, Y., Er, K. S., Kuan, S. L., Koynov, K., Chan, Y., and Weil, T. (2010) pH-Responsive Quantum Dots via an Albumin Polymer Surface Coating, Journal of the American Chemical Society.

249. Cloninger, M. J. (2002) Biological applications of denrimers, Curr. Opin. Chem. Biol. 6, 742-748.

250. Huang, B., and Tomalia, D. A. (2005) Dendronisation of gold and CdSe/CdS (core-shell) quantum dots with tomalia type, thiol core, functionalized Poly(amidoamine) (PAMAM) dendrons, J. Luminesc. Ill, 215-223.

251. Pan, B., Gao, F., He, R., Cui, D., and Zhang, Y. (2006) Study on interaction between poly(amidoamine) dendrimer and CdSe nanocrystal in chloroform, J. Colloid Interface Sci. 297, 151-156.

252. Wisher, А. С., Bronstein, I., and V. Chechik. (2006) Thiolated РАМАМ dendrimer-coated CdSe/ZnS nanoparticles as protein transfection agents, Chem. Commun., 16371639.

253. Wang, M., Oh, J. K., Dykstra, Т. E., Lou, X., Scholes, G. D., and M.A.Winnik. (2006) Surface modification of CdSe and CdSe/ZnS semiconductor nanocrystals with Poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate), Macromolecules 39, 3664-3672.

254. Kim, S., and Bawendi, M. G. (2003) Oligomeric ligands for luminescent and stable nanocrystal quantum dots, Journal of the American Chemical Society 125, 14652-14653.

255. Luccardini, C., Tribet, C., Vial, F., Marchi-Artzner, V., and Dahan, M. (2006) Size, charge, and interactions with giant lipid vesicles of quantum dots coated with an amphiphilic macromolecule, Langmuir 22, 2304-2310.

256. Larson, D. R., Zipfel, W. R„ Williams, R. M., Clark, S. W., Bruchez, M. P., Wise, F. W., and Webb, W. W. (2003) Water-soluble quantum dots for multiphoton fluorescence imaging in vivo, Science (New York, N.Y300, 1434-1436.

257. Palaniappan, K., Hackney, S. A., and Liu, J. (2004) Supramolecular control of complexation-induced fluorescence change of water-soluble, beta-cyclodextrin-modified CdS quantum dots, Chemical communications (Cambridge, England), 2704-2705.

258. Boulmedais, F., Bauchat, P., Brienne, M. J., Arnal, I., Artzner, F., Gacoin, T., Dahan, M., and Marchi-Artzner, V. (2006) Water-soluble pegylated quantum dots: from a composite hexagonal phase to isolated micelles, Langmuir 22, 9797-9803.

259. Fan, H., Leve, E. W., Scullin, C., Gabaldon, J., Tallant, D., Bunge, S., Boyle, T., Wilson, M. C., and Brinker, C. J. (2005) Surfactant-assisted synthesis of water-soluble and biocompatible semiconductor quantum dot micelles, Nano letters 5, 645-648.

260. Chen, J.-L., and Zhu, C.-Q. (2005) Functionalized cadmium sulphide quantum dots as fluorescence probe for silver ion determination, Anal. Chim. Acta 546, 147-153.

261. Chen, Y., and Rosenzweig, Z. (2002) Luminescent CdS quantum dots as selective ion probes, Anal. Chem. 74, 5132-5138.

262. Liu, T.-C., Huang, Z.-L., Wang, H.-Q., Wang, J.-H., Li, X.-Q., Zhao, Y.-D., and Luo, Q.-M. (2006) Temperature-dependent photoluminescence of water-soluble quantum dots for a bioprobe, Anal. Chim. Acta 559, 120-123.

263. Wuister, S. F., van Houselt, A., de Mello Donega, C., Vanmaekelbergh, D., and Meijerink, A. (2004) Temperature antiquenching of the luminescence from capped CdSe quantum dots, Angewandte Chemie (International ed 43, 3029-3033.

264. Wuister, S. F., de Mello Donega, C., and Meijerink, A. (2004) Luminescence temperature antiquenching of water-soluble CdTe quantum dots: role of the solvent, Journal of the American Chemical Society 126, 10397-10402.

265. Jorge, P. A. S., Mayeh, M., Benrashid, R., Cadas, P., Santos, J. L., and Farahi, F. (2006) Quantum dots as self-referenced optical fibre temperatureprobes for luminescent chemical sensors, Meas. Sci. Technol. 17, 1032-1038.

266. Dyadyusha, L., Yin, H., Jaiswal, S., Brown, Т., Baumberg, J. J., Booy, F. P., and Melvin, T. (2005) Quenching of CdSe quantum dot emission, a new approach for biosensing, Chemical communications (Cambridge, England), 3201-3203.

267. Zhou, D., Piper, J. D., Abell, C., Klenerman, D., Kang, D. J., and Ying, L. (2005) Fluorescence resonance energy transfer between a quantum dot donor and a dye acceptor attached to DNA, Chemical communications (Cambridge, England), 4807-4809.

268. Tomasulo, M., Yildiz, I., and Raymo, F. M. (2006) pH-Sensitive quantum dots, J. Phys. Chem. В 110, 3853-3855.

269. Medintz, I. L., Clapp, A. R., Mattoussi, H., Goldman, E. R., Fisher, В., and Mauro, J. M. (2003) Self-assembled nanoscale biosensors based on quantumdot FRET donors, Nat. Mater. 2 630-638.

270. Kim, S., Lim, Y. Т., Soltesz, E. G., De Grand, A. M., Lee, J., Nakayama, A., Parker, J. A., Mihaljevic, Т., Laurence, R. G., Dor, D. M., Cohn, L. H., Bawendi, M. G., and

271. Frangioni, J. V. (2004) Near-infrared fluorescent type II quantum dots for sentinel lymph node mapping, Nature biotechnology 22, 93-97.

272. Aswathy, R. G., Yoshida, Y., Maekawa, T., and Kumar, D. S. (2010) Near-infrared quantum dots for deep tissue imaging, Analytical and bioanalytical chemistry.

273. Hilderbrand, S. A., and Weissleder, R. (2009) Near-infrared fluorescence: application to in vivo molecular imaging, Current opinion in chemical biology 14, 71-79.

274. Frangioni, J. V. (2006) Self-illuminating quantum dots light the way, Nature biotechnology 24, 326-328.

275. So, M. K., Xu, C., Loening, A. M., Gambhir, S. S., and Rao, J. (2006) Self-illuminating quantum dot conjugates for in vivo imaging, Nature biotechnology 24, 339-343.

276. Zhang, Y., So, M. K., Loening, A. M., Yao, H., Gambhir, S. S., and Rao, J. (2006) HaloTag protein-mediated site-specific conjugation of bioluminescent proteins to quantum dots, Angewandte Chemie (International ed 45, 4936-4940.

277. Hoshino, A., Fujioka, K., Oku, T., Nakamura, S., Suga, M., Yamaguchi, Y., Suzuki, K., Yasuhara, M., and Yamamoto, K. (2004) Quantum dots targeted to the assigned organelle in living cells, Microbiology and immunology 48, 985-994.

278. Derfus, A. M., Chan, W. C. W., and Bhatia, S. N. (2004) Intracellular delivery of quantum dots for live cell labelling and organelle tracking, Adv. Mater. 16, 961.

279. Pinaud, F., Michalet, X., Bentolila, L. A., Tsay, J. M., Doose, S., Li, J. J., Iyer, G., and Weiss, S. (2006) Advances in fluorescence imaging with quantum dot bio-probes, Biomaterials 27, 1679-1687.

280. Chen, F. Q., and Gerion, D. (2004) Fluorescent CdSe/ZnS nanocrystal-peptide conjugates for long-term, nontoxic imaging and nuclear targeting in living cells, Nano Lett. 4, 18271832.

281. Ron, H. (2006) A toxicological review of quantum dots: Toxicity depends on physico-chemical and environmental factors, Environ. Health Perspect. 114, 165-172.

282. Derfus, A. M., Chan, W. C. W., and Bhatia, S. N. (2004) Probing the cytotoxicity of semiconductor quantum dots, Nano Lett. 4, 11-18.

283. Kirchner, C., Liedl, T., Kudera, S., Pellegrino, T., Javier, A. M., Gaub, H. E„ Stolzle, S„ Fertig, N., and Parak, W. J. (2005) Cytotoxicity of colloidal CdSe and CdSe/ZnS nanoparticles, Nano Lett. 5, 331-338.

284. Ong, W. J., Alvarez, S., Leroux, I. E., Shahid, R. S., Samma, A. A., Peshkepija, P., Morgan, A. L., Mulcahy, S., and Zimmer, M. Function and structure of GFP-like proteins in the protein data bank, Molecular bioSystems 7, 984-992.

285. Palmer, A. E., Qin, Y., Park, J. G., and McCombs, J. E. (2011) Design and application of genetically encoded biosensors, Trends in biotechnology 29, 144-152.

286. Lukyanov, K. A., Serebrovskaya, E. O., Lukyanov, S., and Chudakov, D. M. (2010) Fluorescent proteins as light-inducible photochemical partners, Photochem Photobiol Sci 9, 1301-1306.

287. Stepanenko, O. V., Stepanenko, O. V., Shcherbakova, D. M., Kuznetsova, I. M., Turoverov, K. K., and Verkhusha, V. V. (2011) Modern fluorescent proteins: from chromophore formation to novel intracellular applications, BioTechniques 51, 313-327.

288. Piatkevich, K. D., and Verkhusha, V. V. (2010) Advances in engineering of fluorescent proteins and photoactivatable proteins with red emission, Current opinion in chemical biology 14, 23-29.

289. Ong, W. J., Alvarez, S., Leroux, I. E., Shahid, R. S., Samma, A. A., Peshkepija, P., Morgan, A. L., Mulcahy, S., and Zimmer, M. (2011) Function and structure of GFP-like proteins in the protein data bank, Molecular bioSystems 7, 984-992.

290. Wu, B., Piatkevich, K. D., Lionnet, T., Singer, R. H., and Verkhusha, V. V. (2011) Modern fluorescent proteins and imaging technologies to study gene expression, nuclear localization, and dynamics, Current opinion in cell biology 23, 310-317.

291. Shimomura, O. (2006) Discovery of green fluorescent protein, Methods of biochemical analysis 47, 1-13.

292. Matz, M. V., Fradkov, A. F., Labas, Y. A., Savitsky, A. P., Zaraisky, A. G., Markelov, M. L., and Lukyanov, S. A. (1999) Fluorescent proteins from nonbioluminescent Anthozoa species, Nature biotechnology 17, 969-973.

293. Nienhaus, G. U., and Wiedenmann, J. (2009) Structure, dynamics and optical properties of fluorescent proteins: perspectives for marker development, Chemphyschem 10, 13691379.

294. Wachter, R. M. (2006) The family of GFP-like proteins: structure, function, photophysics and biosensor applications. Introduction and perspective, Photochemistry and photobiology 82, 339-344.

295. Remington, S. J. (2006) Fluorescent proteins: maturation, photochemistry and photophysics, Curr Opin Struct Biol 16, 714-721.

296. Wachter, R. M. (2007) Chromogenic cross-link formation in green fluorescent protein, Accounts of chemical research 40, 120-127.

297. Zimmer, M. (2002) Green fluorescent protein (GFP): applications, structure, and related photophysical behavior, Chemical reviews 102, 759-781.

298. Shu, X., Leiderman, P., Gepshtein, R., Smith, N. R., Kallio, K., Huppert, D., and Remington, S. J. (2007) An alternative excited-state proton transfer pathway in green fluorescent protein variant S205V, Protein Sci 16, 2703-2710.

299. Henderson, J. N., and Remington, S. J. (2005) Crystal structures and mutational analysis of amFP486, a cyan fluorescent protein from Anemonia majano, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 102, 12712-12717.

300. Sniegowski, J. A., Lappe, J. W., Patel, H. N., Huffman, H. A., and Wachter, R. M. (2005) Base catalysis of chromophore formation in Arg96 and Glu222 variants of green fluorescent protein, The Journal of biological chemistry 280, 26248-26255.

301. Wood, T. I., Barondeau, D. P., Hitomi, C., Kassmann, C. J., Tainer, J. A., and Getzoff, E. D. (2005) Defining the role of arginine 96 in green fluorescent protein fluorophore biosynthesis, Biochemistry 44, 16211-16220.

302. Barondeau, D. P., Kassmann, C. J., Tainer, J. A., and Getzoff, E. D. (2005) Understanding GFP chromophore biosynthesis: controlling backbone cyclization and modifying post-translational chemistry, Biochemistry 44, 1960-1970.

303. Zhang, L., Patel, H. N., Lappe, J. W., and Wachter, R. M. (2006) Reaction progress of chromophore biogenesis in green fluorescent protein, Journal of the American Chemical Society 128, 4766-4772.

304. Pouwels, L. J., Zhang, L., Chan, N. H., Dorrestein, P. C., and Wachter, R. M. (2008) Kinetic Isotope Effect Studies on the de Novo Rate of Chromophore Formation in Fastand Slow-Maturing GFP Variants, Biochemistry, in press.

305. Retey, J. (2003) Discovery and role of methylidene imidazolone, a highly electrophilic prosthetic group, Biochimica et biophysica acta 1647, 179-184.

306. Barondeau, D. P., Tainer, J. A., and Getzoff, E. D. (2006) Structural evidence for an enolate intermediate in GFP fluorophore biosynthesis, Journal of the American Chemical Society 128, 3166-3168.

307. Wang, H., Nakata, E., and Hamachi, I. (2009) Recent progress in strategies for the creation of protein-based fluorescent biosensors, Chembiochem 10, 2560-2577.

308. Ibraheem, A., and Campbell, R. E. (2010) Designs and applications of fluorescent protein-based biosensors, Current opinion in chemical biology 14, 30-36.

309. Snapp, E. L. (2009) Fluorescent proteins: a cell biologist's user guide, Trends in cell biology 19, 649-655.

310. Wang, L., Jackson, W. C., Steinbach, P. A., and Tsien, R. Y. (2004) Evolution of new nonantibody proteins via iterative somatic hypermutation, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101, 16745-16749.

311. Heim, R., Prasher, D. C., and Tsien, R. Y. (1994) Wavelength mutations and posttranslational autoxidation of green fluorescent protein, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 91, 12501-12504.

312. Cubitt, A. B., Woollenweber, L. A., and Heim, R. (1999) Understanding structure-function relationships in the Aequorea victoria green fluorescent protein, Methods in cell biology 58, 19-30.

313. Patterson, G. H., Knobel, S. M., Sharif, W. D., Kain, S. R., and Piston, D. W. (1997) Use of the green fluorescent protein and its mutants in quantitative fluorescence microscopy, Biophysical journal 73, 2782-2790.

314. Patterson, G., Day, R. N., and Piston, D. (2001) Fluorescent protein spectra, Journal of cell science 114, 837-838.

315. Heim, R., and Tsien, R. Y. (1996) Engineering green fluorescent protein for improved brightness, longer wavelengths and fluorescence resonance energy transfer, Curr Biol 6, 178-182.

316. Rizzuto, R., Brini, M., De Giorgi, F., Rossi, R., Heim, R., Tsien, R. Y., and Pozzan, T. (1996) Double labelling of subcellular structures with organelle-targeted GFP mutants in vivo, Curr Biol 6, 183-188.

317. Periasamy, A., and Day, R. N. (1999) Visualizing protein interactions in living cells using digitized GFP imaging and FRET microscopy, Methods in cell biology 58, 293314.

318. Day, R. N. (1998) Visualization of Pit-1 transcription factor interactions in the living cell nucleus by fluorescence resonance energy transfer microscopy, Molecular endocrinology (Baltimore, Md 12, 1410-1419.

319. Miyawaki, A., Llopis, J., Heim, R., McCaffery, J. M., Adams, J. A., Ikura, M., and Tsien, R. Y. (1997) Fluorescent indicators for Ca2+ based on green fluorescent proteins and calmodulin, Nature 388, 882-887.

320. Khodjakov, A., and Rieder, C. L. (2006) Imaging the division process in living tissue culture cells, Methods (San Diego, Calif 38, 2-16.

321. Potter, S. M. (1996) Vital imaging: two photons are better than one, Curr Biol 6, 15951598.

322. Stephens, D. J., and Allan, V. J. (2003) Light microscopy techniques for live cell imaging, Science (New York, N.Y300, 82-86.

323. M. A. Rizzo, and Piston, D. W. (2005) in Live Cell Imaging: A Laboratory Manual, pp 323, ed. R. D. Goldman and D. L. Spector, Cold Spring Harbor Laboratory Press, ColdSpring Harbor.

324. Ai, H. W., Shaner, N. C., Cheng, Z., Tsien, R. Y., and Campbell, R. E. (2007) Exploration of new chromophore structures leads to the identification of improved blue fluorescent proteins, Biochemistry 46, 5904-5910.

325. Kremers, G. J., Goedhart, J., van den Heuvel, D. J., Gerritsen, H. C., and Gadella, T. W., Jr. (2007) Improved green and blue fluorescent proteins for expression in bacteria and mammalian cells, Biochemistry 46, 3775-3783.

326. Mena, M. A., Treynor, T. P., Mayo, S. L., and Daugherty, P. S. (2006) Blue fluorescent proteins with enhanced brightness and photostability from a structurally targeted library, Nature biotechnology 24, 1569-1571.

327. Tomosugi, W., Matsuda, T., Tani, T., Nemoto, T., Kotera, I., Saito, K., Horikawa, K., and Nagai, T. (2009) An ultramarine fluorescent protein with increased photostability and pH insensitivity, Nature methods 6, 351-353.

328. Subach, O. M., Gundorov, I. S., Yoshimura, M., Subach, F. V., Zhang, J., Gruenwald, D., Souslova, E. A., Chudakov, D. M., and Verkhusha, V. V. (2008) Conversion of red fluorescent protein into a bright blue probe, Chemistry & biology 15, 1116-1124.

329. Rizzo, M. A., Springer, G. H., Granada, B., and Piston, D. W. (2004) An improved cyan fluorescent protein variant useful for FRET, Nature biotechnology 22, 445-449.

330. Kremers, G. J., Goedhart, J., van Munster, E. B., and Gadella, T. W., Jr. (2006) Cyan and yellow super fluorescent proteins with improved brightness, protein folding, and FRET Forster radius, Biochemistry 45, 6570-6580.

331. Richards, B., Zharkikh, L., Hsu, F., Dunn, C., Kamb, A., and Teng, D. H. (2002) Stable expression of Anthozoa fluorescent proteins in mammalian cells, Cytometry 48, 106-112.

332. Ward, W. W., and Cormier, M. J. (1979) An energy transfer protein in coelenterate bioluminescence. Characterization of the Renilla green-fluorescent protein, The Journal of biological chemistry 254, 781-788.

333. Zapata-Hommer, O., and Griesbeck, O. (2003) Efficiently folding and circularly permuted variants of the Sapphire mutant of GFP, BMC biotechnology 3, 5.

334. Cubitt, A. B., Heim, R., Adams, S. R., Boyd, A. E., Gross, L. A., and Tsien, R. Y. (1995) Understanding, improving and using green fluorescent proteins, Trends in biochemical sciences 20, 448-455.

335. Pedelacq, J. D., Cabantous, S., Tran, T., Terwilliger, T. C., and Waldo, G. S. (2006) Engineering and characterization of a superfolder green fluorescent protein, Nature biotechnology 24, 79-88.

336. Li, G., Zhang, Q. J., Zhong, J., and Wang, Y. Q. (2009) Evolutionary and functional diversity of green fluorescent proteins in cephalochordates, Gene 446, 41-49.

337. Suto, K., Masuda, H., Takenaka, Y., Tsuji, F. I., and Mizuno, H. (2009) Structural basis for red-shifted emission of a GFP-like protein from the marine copepod Chiridius poppei, Genes Cells 14, 727-737.

338. Karasawa, S., Araki, T., Yamamoto-Hino, M., and Miyawaki, A. (2003) A green-emitting fluorescent protein from Galaxeidae coral and its monomelic version for use in fluorescent labeling, The Journal of biological chemistry 278, 34167-34171.

339. Wachter, R. M., Elsliger, M. A., Kallio, K., Hanson, G. T., and Remington, S. J. (1998) Structural basis of spectral shifts in the yellow-emission variants of green fluorescent protein, Structure 6, 1267-1277.

340. Miyawaki, A., Griesbeck, O., Heim, R., and Tsien, R. Y. (1999) Dynamic and quantitative Ca2+ measurements using improved caméléons, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96, 2135-2140.

341. Jayaraman, S., Haggie, P., Wachter, R. M., Remington, S. J., and Verkman, A. S. (2000) Mechanism and cellular applications of a green fluorescent protein-based halide sensor, The Journal of biological chemistry 275, 6047-6050.

342. Kuner, T., and Augustine, G. J. (2000) A genetically encoded ratiometric indicator for chloride: capturing chloride transients in cultured hippocampal neurons, Neuron 27, 447459.

343. Griesbeck, O., Baird, G. S., Campbell, R. E., Zacharias, D. A., and Tsien, R. Y. (2001) Reducing the environmental sensitivity of yellow fluorescent protein. Mechanism and applications, The Journal of biological chemistry 276, 29188-29194.

344. Nagai, T., Ibata, K., Park, E. S., Kubota, M., Mikoshiba, K., and Miyawaki, A. (2002) A variant of yellow fluorescent protein with fast and efficient maturation for cell-biological applications, Nature biotechnology 20, 87-90.

345. Ormo, M., Cubitt, A. B., Kallio, K., Gross, L. A., Tsien, R. Y., and Remington, S. J. (1996) Crystal structure of the Aequorea victoria green fluorescent protein, Science (New York, N.Y273, 1392-1395.

346. Gurskaya, N. G., Savitsky, A. P., Yanushevich, Y. G., Lukyanov, S. A., and Lukyanov, K. A. (2001) Color transitions in coral's fluorescent proteins by site-directed mutagenesis, BMC Biochem 2, 6.

347. Янушевич, Ю. Г., Гурская, Н. Г., Староверов, Д. Б., Лукьянов, С. A., and Лукьянов, К. А. (2003) Природный флуоресцентный белок, изменяющий цвет флуоресценции в ходе созревания, Биоорганическая химия 29, 356-360.

348. Karasawa, S., Araki, T., Nagai, T., Mizuno, H., and Miyawaki, A. (2004) Cyan-emitting and orange-emitting fluorescent proteins as a donor/acceptor pair for fluorescence resonance energy transfer, The Biochemical journal 381, 307-312.

349. Verkhusha, V. V., and Lukyanov, K. A. (2004) The molecular properties and applications of Anthozoa fluorescent proteins and chromoproteins, Nature biotechnology 22, 289-296.

350. Miyawaki, A. (2004) Fluorescent proteins in a new light, Nature biotechnology 22, 13741376.

351. Gurskaya, N. G., Fradkov, A. F., Terskikh, A., Matz, M. V., Labas, Y. A., Martynov, V. I., Yanushevich, Y. G„ Lukyanov, K. A., and Lukyanov, S. A. (2001) GFP-like chromoproteins as a source of far-red fluorescent proteins, FEB S Lett 507, 16-20.

352. Fradkov, A. F., Verkhusha, V. V., Staroverov, D. В., Bulina, M. E., Yanushevich, Y. G., Martynov, V. I., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2002) Far-red fluorescent tag for protein labelling, The Biochemical journal 368, 17-21.

353. Schenk, A., Ivanchenko, S., Rocker, C., Wiedenmann, J., and Nienhaus, G. U. (2004) Photodynamics of red fluorescent proteins studied by fluorescence correlation spectroscopy, Biophysical journal 86, 384-394.

354. Wiedenmann, J., Vallone, B., Renzi, F., Nienhaus, K., Ivanchenko, S., Rocker, C., and Nienhaus, G. U. (2005) Red fluorescent protein eqFP611 and its genetically engineered dimeric variants, Journal of biomedical optics 10, 14003.

355. Kredel, S., Oswald, F., Nienhaus, K., Deuschle, K., Rocker, C., Wolff, M., Heilker, R., Nienhaus, G. U., and Wiedenmann, J. (2009) mRuby, a bright monomeric red fluorescent protein for labeling of subcellular structures, PloS one 4, e4391.

356. Zimmer, M. (2009) GFP: from jellyfish to the Nobel prize and beyond, Chemical Society reviews 38, 2823-2832.

357. Sample, V., Newman, R. H., and Zhang, J. (2009) The structure and function of fluorescent proteins, Chemical Society reviews 38, 2852-2864.

358. Wall, M. A., Socolich, M., and Ranganathan, R. (2000) The structural basis for red fluorescence in the tetrameric GFP homolog DsRed, Nature structural biology 7, 11331138.

359. Shimomura, O. (1979) Structure of the chromophore of Aequorea green fluorescent protein, FEBS Letters 104, 220-222.

360. Wachter, R. M., Watkins, J. L., and Kim, H. (2010) Mechanistic diversity of red fluorescence acquisition by GFP-like proteins, Biochemistry 49,1 All-1 All.

361. Shkrob, M. A., Mishin, A. S., Chudakov, D. M., Labas Iu, A., and Luk'ianov, K. A. (2008) Chromoproteins of the green fluorescent protein family: properties and applications., Bioorganicheskaia khimiia 34, 581-590.

362. Pakhomov, A. A., and Martynov, V. I. (2007) Chromophore aspartate oxidation-decarboxylation in the green-to-red conversion of a fluorescent protein from Zoanthus sp. 2, Biochemistry 46, 11528-11535.

363. Shu, X., Shaner, N. C., Yarbrough, C. A., Tsien, R. Y., and Remington, S. J. (2006) Novel chromophores and buried charges control color in mFruits, Biochemistry 45, 96399647.

364. Elsliger, M. A., Wachter, R. M., Hanson, G. T., Kallio, K., and Remington, S. J. (1999) Structural and spectral response of green fluorescent protein variants to changes in pH, Biochemistry 38, 5296-5301.

365. Jung, G., Wiehler, J., and Zumbusch, A. (2005) The photophysics of green fluorescent protein: influence of the key amino acids at positions 65, 203, and 222, Biophysical journal 88, 1932-1947.

366. Remington, S. J., Wachter, R. M., Yarbrough, D. K., Branchaud, B., Anderson, D. C., Kallio, K., and Lukyanov, K. A. (2005) zFP538, a yellow-fluorescent protein from Zoanthus, contains a novel three-ring chromophore, Biochemistry 44, 202-212.

367. Mizuno, H., Mal, T. K., Tong, K. I., Ando, R., Furuta, T., Ikura, M., and Miyawaki, A. (2003) Photo-induced peptide cleavage in the green-to-red conversion of a fluorescent protein, Mol Cell 12, 1051-1058.

368. Lippincott-Schwartz, J., and Patterson, G. H. (2008) Fluorescent proteins for photoactivation experiments, Methods in cell biology 85, 45-61.

369. Patterson, G. H., and Lippincott-Schwartz, J. (2004) Selective photolabeling of proteins using photoactivatable GFP, Methods (San Diego, Calif32, 445-450.

370. Chudakov, D. M., Belousov, V. V., Zaraisky, A. G., Novoselov, V. V., Staroverov, D. B., Zorov, D. B., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2003) Kindling fluorescent proteins for precise in vivo photolabeling, Nature biotechnology 21, 191-194.

371. Chudakov, D. M., Feofanov, A. V., Mudrik, N. N., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2003) Chromophore environment provides clue to "kindling fluorescent protein" riddle, The Journal of biological chemistry 278, 7215-7219.

372. Henderson, J. N., and Remington, S. J. (2006) The kindling fluorescent protein: a transient photoswitchable marker, Physiology (Bethesda) 21, 162-170.

373. Wiedenmann, J., Elke, C., Spindler, K. D., and Funke, W. (2000) Cracks in the beta-can: fluorescent proteins from Anemonia sulcata (Anthozoa, Actinaria), Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97, 14091-14096.

374. Quillin, M. L., Anstrom, D. M., Shu, X., O'Leary, S., Kallio, K., Chudakov, D. M., and Remington, S. J. (2005) Kindling fluorescent protein from Anemonia sulcata: dark-state structure at 1.38 A resolution, Biochemistry 44, 5774-5787.

375. Yampolsky, I. V., Remington, S. J., Martynov, V. I., Potapov, V. K., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2005) Synthesis and properties of the chromophore of the asFP595 chromoprotein from Anemonia sulcata, Biochemistry 44, 5788-5793.

376. Verkhusha, V. V., Chudakov, D. M., Gurskaya, N. G., Lukyanov, S., and Lukyanov, K. A. (2004) Common pathway for the red chromophore formation in fluorescent proteins and chromoproteins, Chemistry & biology 11, 845-854.

377. Маниатис, Т., Фрич, Э., and Сембрук, Д. (1984) Молекулярное клонирование, "Мир", Москва.

378. Emsley, P., Lohkamp, B., Scott, W. G., and Cowtan, K. (2010) Features and development of Coot, Acta crystallographica 66, 486-501.