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錢永健等熒光蛋白重要突破
點擊次數(shù):2002 發(fā)布時間:2012-9-26
來自斯坦福大學的Michael Z Lin,,與加州大學圣地亞哥分校的錢永健等人發(fā)表了題為“Improving FRET dynamic range with bright green and red fluorescent proteins”的文章,獲得熒光蛋白研究的重要突破——設計了兩個熒光蛋白,,Clover 和mRuby2,,,這兩種蛋白具有迄今為止zui明亮的熒光性和RFP特性。相關成果公布在Nature Methods雜志上,。
華裔科學家錢永健曾與另外兩位科學家,,由于在發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白GFP方面做出的貢獻而獲得了諾貝爾化學獎。Michael Z Lin在博士后期間曾在錢永健實驗室學習工作,,這兩師徒對于熒光蛋白都有著濃厚的興趣,。
熒光蛋白之間的能量共振轉移FRET被廣泛用于監(jiān)測活細胞的生化過程,大部分以FRET為基礎的報告系統(tǒng)都采用的是CFPS和YFPs作為熒光基團,。然而,,這兩者在FRET上都存在問題,不少CFP-YFP報告系統(tǒng)會出現(xiàn)FRET低動力范圍,,CFP的激發(fā)光合復雜光動能事件,,比如可逆光漂白和光電轉換,還會帶來光毒性。
而且許多CFP和YFP為基礎的FRET報告系統(tǒng)會出現(xiàn)熒光共振能量轉移的微小變化,,因此當生化反應很微小,,或或短暫的時候,就會造成檢測的困難,。如果能開發(fā)出新型的熒光蛋白,,就能克服CFPs和YFPs中出現(xiàn)的問題。
在這篇文章中,,研究人員設計了兩個熒光蛋白,,Clover 和mRuby2,,這兩者分別具有目前為止zui明亮的綠色和紅色,,并且具有此前沒有達到的,zui高的Förster臨界半徑(Förster radius)——是指每一對FRET間50%能量轉移時的距離,。
研究人員從Aequorea victoria GFP和RFP mRuby20入手,,構建了zui明亮的熒光蛋白:Clover 和zui明亮RFP特性的mRuby2,這兩者有更大的動態(tài)范圍,,以及在現(xiàn)有四種FRET報告基因設計中的光穩(wěn)定性,。
利用改進的報告系統(tǒng)——電壓傳感器,能更可靠的檢測單個動作電位,。此外,,研究人員采用了改進的RhoA報告系統(tǒng)進行了驗證,研究顯示利用這些系統(tǒng),,在神經(jīng)神經(jīng)生長錐 ephrinA刺激回縮過程中,,RhoA的活性能迅速的被檢測到。
在激酶活性報告系統(tǒng)中利用Clover 和mRuby2替換CFP和YFP,,小分子GTPase活性和跨膜電壓顯著提高了耐光性,,F(xiàn)RET的動態(tài)范圍和發(fā)射率變化,這些改進能提高對短暫生化事件的靈敏性,。
除此之外,,近期南加州大學一個研究小組利用從水母體內(nèi)分離出的生物熒光蛋白,“看到”了蛋白定向地通過神經(jīng)元以及大腦重建的過程,。
上世紀九十年代中期,,科學家從水母體內(nèi)分離出綠色熒光蛋白(GFP)。GFP受到藍光照射時,,會發(fā)出亮綠色的熒光,。用GFP做標記讓人們能看到細胞和神經(jīng)元內(nèi)部的蛋白質。但因為神經(jīng)元內(nèi)有許多不同的,、互相重疊連接的路徑,,至今還無法看到蛋白質在神經(jīng)元內(nèi)部的流動。
研究人員開發(fā)出一種新技術,讓人們進一步看清了蛋白質是怎樣定向進入到兩種區(qū)室之一的,。他們通過阻塞單條路徑,,使浸滿了GFP的運輸泡產(chǎn)生堆積。運輸泡是一種攜帶膜蛋白的小泡泡,,能在神經(jīng)細胞內(nèi)上下移動,。然后用一種小分子藥物,使這些堆積的發(fā)光運輸泡在一次強光脈沖下突然釋放,。
結果發(fā)現(xiàn)那些攜帶膜蛋白質的運輸泡,,應該進入樹突的并不是一開始就瞄準了樹突區(qū)室,而是兩種區(qū)室都有進入,。但那些進入軸突區(qū)室的很快就停下來,,被阻止進一步深入。