蛋白质由光控制

研究人员开发了可以由橙色和绿色荧光蛋白光。这些蛋白质在活细胞将有助于研究流程。支持的工作是俄罗斯科学基金会(RSF)资助,研究结果发表在自然方法。

荧光蛋白发出强烈的可见光波长从390到700纳米。自然功能的蛋白质是相当不同:例如,一些种类的水母使用绿色荧光点来吸引各种小生物作为食物。光学性质的荧光蛋白可以控制。例如,这种蛋白质可以“开启”或“关闭”因此,他们被称为可切换的。可切换的荧光蛋白广泛应用于一个新组的方法称为超分辨率荧光显微镜(nanoscopy),它允许非常详细的细胞内结构成像。科学家通常使用蓝色或紫色辐照对于这样的显微镜,是非常有毒的细胞,扰乱了正常的生理机能,甚至可以导致死亡。

“我们是第一个创建photoswitchable荧光蛋白与光学特性可以控制使用绿色和橙色的光,而不是到紫罗兰辐射。这是最小的伤害细胞的优势。我们使用新的蛋白质在活细胞观察细胞骨架变化随着时间的推移,”亚历山大·瓦西解释说,博士学位,高级研究员Shemyakin-Ovchinnikov有机化学研究所的俄罗斯科学院领导RSF项目。

为了创建这样的荧光蛋白,科学家们改变他们的指导和随机诱变使用一种称为聚合酶链反应的方法。之后,科学家们克隆蛋白质和选择表现最好的使用显微镜。作者分析了实验的结果由其他生物学家和发现如何发色团的微环境(负责光吸收的芳香族氨基酸残基在蛋白质)必须改变使其光电开关的能力。

然而,预期结果确实有它的副作用:例如,蛋白质的亮度降低。现在研究人员使用随机诱变找到额外的突变,该补偿的副作用,同时保留目标突变。

开发的蛋白质被称为记者蛋白质,细胞内充当“间谍”。他们与其他蛋白质,这可以追溯到一个活细胞。从而获得的详细信息可以用于基础科学或生物医学研究。例如,癌症患者的肿瘤细胞表现出显著干扰细胞的迁移和细胞骨架动态结构变化,活细胞的细胞质的尸体。同时,这些过程在活细胞的调查nanoscopy很难由于过于强烈的照射样品,有必要利用方法,对生物体有毒。

作者用他们的开发进行RESOLFT超分辨率显微镜。蛋白质有一个重要的特点:他们的光电开关是非常有效的,这意味着荧光可以开启和关闭,以毫秒为单位。这并不适合所有显微镜方法。在某些情况下,高速只会惹人讨厌。RESOLFT,相邻点的开关循环重复多次与激光束扫描。更好的荧光标记的开关时间,更快的得到完整的图像,如光电开关在每个点需要更少的时间。

“我们创建的荧光蛋白将使超分辨率显微术在不伤害活细胞,它开辟了研究细胞内的动态过程的机会,”亚历山大编辑总结道。

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参考:Pennacchietti F。、Serebrovskaya e . O。法,a。R。、Shemyakina I。、Bozhanova n G。Kotlobay, A。,…甲壳,即(2018)。快速可逆光电开关红色荧光蛋白live-cell RESOLFT nanoscopy。自然方法,15 (8),601 - 604。https://doi.org/10.1038/s41592 - 018 - 0052 - 9