新型雙色的光激活熒光蛋白

日期：2010-06-02 11:50:33

熒光蛋白這兩年紅得發紫，尤其是在摘得諾貝爾獎之后。更多的熒光蛋白涌現出來，包括最近的所謂第二代熒光蛋白——fluorescent highlighter proteins (FHP)。這些熒光蛋白在適當的刺激下會經歷結構的改變，從而打開熒光這個開關，或者熒光發射波長改變。與第一代熒光蛋白相比，它們的優勢在于能脈沖標記細胞或分子亞群，從而實現復雜的動力學時空分析。

目前的光激活熒光蛋白有PAGFP、光激活的mRFP1、KFP1、Dronpa等，但其中一些蛋白光轉換效率不高，亮度較低，會迅速淬滅，或者需要多聚化。此外，光轉換通常伴隨著第一種顏色的喪失，這樣不得不借助計算機方法來查看整個群體。

基于這些原因，來自英國愛丁堡大學愛丁堡癌癥研究中心的Arkadiusz Welman及其同事發明了一種新工具——光激活的綠櫻桃（photoactivatable Green Cherry，G^PAC）。這是一個融合蛋白，它融合了紅色熒光蛋白（RFP）單體Cherry和GFP的光激活變異體。這種融合蛋白能夠在表達標志物的細胞中持續發出紅色熒光，而綠色熒光只有在405-nm光激發下才會發出。文章發表在《生物化學雜志》（JBC）上。

表達G^PAC的細胞在光激活前后都表現出強的紅色信號，而綠色熒光只持續數小時。研究人員還進行了一些標簽蛋白的測試。他們將融合蛋白放置在G^PAC的N端或C端，發現均不影響其活性，也不會顯著影響胞內蛋白的定位或功能。即便融合伴侶需要大量的翻譯后加工和修飾，G^PAC仍可容忍。

作者認為，G^PAC能夠應用在培養細胞的細胞骨架動力學研究，以及果蠅的免疫細胞活體遷移研究。G^PAC對于活體研究來說特別有優勢，它既不依賴青色熒光，也不依靠熒光共振能量轉移（FRET），這兩者僅限于有限的組織。

然而，G^PAC也并非完美。它的美中不足之處在于熒光標簽相對較大，超過了50 kDa，這樣，與G^PAC融合的蛋白在用于功能研究前就必須進行仔細的驗證。盡管如此，G^PAC提供了一種便利的方法來追蹤細胞或細胞器（通過紅色熒光），同時在時空動力學監測中突出了光轉換的部分（綠色熒光）。