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2016值得關注的技術:新蛋白標記

日期:2016-01-05 09:31:39

 

今年第一期《Nature Methods》評出了2015的年度技術——單顆粒冷凍電鏡(cryo-EM)。除此之外,該雜志還對一些熱門技術進行了一番展望,包括細胞內蛋白標記、精準光遺傳學、高度多重成像、亞細胞圖譜分析等等。
 
熒光化學染料相對較小,具有很好的光物理性質和光譜跨度。這些特性使熒光染料特別有吸引力,有望替代熒光蛋白進行蛋白標記。研究者們正在積極開發相應的工具,在活細胞中用染料標記目的蛋白。
 
對于絕大多數應用來說,熒光染料需要能夠實現特異性的標記。現在已經有一些工具能做到這一點,比如SNAP和Halo標簽、FlAsH和ReAsH、和hexahistidine標簽。這些工具主要使用能特異性結合相應染料的小蛋白或多肽,對靶蛋白進行標記。還有一種方法是在蛋白翻譯過程中摻入非天然氨基酸,這些非天然氨基酸本身就發熒光,或者可以通過點擊化學(click chemistry)發出熒光。
 
雖然這些方法越來越受歡迎,但它們也遇到了一些問題。舉例來說,熒光染料在多重成像中用處有限,能跨越活細胞膜的染料標記效率低、數量少、質量差。這類染料的開發目前是一個相當活躍的研究領域。毫無疑問,未來人們將大大增強熒光染料的標記效率,這會進一步提高定量成像的能力。可用染料將得到顯著改進,這會增加多重化,減少成像所需的光。全新的蛋白標記方法也將出現在人們眼前。
 
特異性蛋白標記有助于在固定細胞和活細胞中進行超高分辨率成像。當分辨率接近幾十納米的時候,標記造成的問題就會凸現出來。舉例來說,用抗體進行標記會使目標結構增加約10nm,而二抗會進一步增大檢測目標。為了解決這一問題,不少研究者正在開發納米抗體(nanobodies)。納米抗體是來自駱駝的小抗體片段,是人們用基因工程方法克隆駱駝重鏈抗體可變區得到的單域抗體。與傳統IgG抗體相比,納米抗體具有分子質量小、容易生產、穩定性好、抗原結合力高等特點。
 
我們相信,新的一年會有更多更好的蛋白標記策略涌現出來,讓顯微成像登上一個新的臺階。
 

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