Nature Methods：新的亮紅色熒光蛋白

來源：作者：人氣：-發表時間：2023-03-29 13:01:00【大中小】

摘要：熒光蛋白被廣泛應用于生物學研究，使各種類型的細胞或結構可見。例如，與癌癥有關的干細胞或蛋白質。由Dorus Gadella領導的阿姆斯特丹大學研究小組開發了一種新的鮮紅色熒光蛋白:mScarlet3。

為了理解一個細胞分裂、分泌激素或向另一個細胞傳遞信號的原因，生物學家經常使用一個技巧。他們在感興趣的蛋白質上安裝了彩色的“燈”，這樣他們就可以在顯微鏡下跟蹤這些蛋白質在活細胞中的運動和相互作用。這些“燈”的顏色越多，它們可以同時遵循的過程就越多。

在20世紀90年代，科學家們首次在細胞中使用熒光蛋白作為彩色標記。這種蛋白質是綠色的，來自熒光水母。通過對綠色蛋白質進行修補，藍色、綠松石和黃色的變體出現了。21世紀初，在珊瑚中發現了一種紅色熒光蛋白。但事實證明，將這種蛋白質轉化為可用于細胞研究的明亮紅光更具挑戰性。

圖1 阿姆斯特丹大學研究小組開發了一種新的鮮紅色熒光蛋白:mScarlet3

創建mScarlet3

2016年，阿姆斯特丹大學生物學家Dorus Gadella的團隊成功地創造了一種新的亮紅色熒光蛋白，實現了巨大的飛躍。他們將這種蛋白質命名為mScarlet。它們的紅色發光蛋白質很快被科學界發現。編碼mScarlet的DNA已被請求約3400次，現在幾乎世界上每個國家都將其用于細胞生物學研究。

不幸的是，在哺乳動物細胞中，mScarlet蛋白被證明比常用的綠色熒光蛋白折疊得更慢，更不完全，導致這些細胞的亮度不是最佳的。因此，該團隊繼續研究這種蛋白質，并試圖加速和最大化折疊。他們使用了他們已經開發的兩種mScarlet變體，一種折疊速度快，但亮度較低，另一種折疊速度慢，但最終熒光明亮。他們試圖將這兩種蛋白質的積極特性結合到一種新的蛋白質中。在蛋白質結構的一些有針對性的改變的幫助下，他們成功地實現了這一點，產生了mScarlet3。這個最新的變種現在結合了最大的亮度，快速和完整的折疊。

最后，為了測試mScarlet3的結構，生物學家們把他們的作品送到了格勒諾布爾的結構生物學研究所(CNRS, CEA, Université格勒諾布爾阿爾卑斯)。結構生物學家Antoine Royant使用歐洲同步加速器ESRF(世界上最亮的x射線源)來繪制蛋白質的分子結構。Royant:“事實證明，mScarlet3之所以如此明亮，是因為這種蛋白質中有一種特殊的疏水(油性)局部結構，這種結構既加快了蛋白質的折疊速度，也改善了蛋白質的折疊速度。”

圖片:在HeLa細胞中作為融合標簽的RFPs的評估。

新標準

有了這種新的、大大改進的紅色熒光蛋白，科學家們在實驗室里的工具箱現在比以往任何時候都更完整。加德拉:“使用mScarlet的經驗已經非常積極，這就是為什么我們預計mScarlet3將在研究人員中更受歡迎，并將迅速成為全球的新標準。鮮紅色熒光蛋白受到高度追捧，因為激發這些紅色蛋白比激發綠色蛋白對細胞的危害小。此外，紅光散射較少，這意味著你也可以用顯微鏡觀察更深層次細胞的分子過程。有了mScarlet3，我們終于有了一種非常健壯的亮紅色熒光蛋白，它折疊迅速而完全，沒有進一步的缺點。我們對mScarlet3的新應用有很多期待，包括制作新的紅色熒光生物傳感器，mScarlet3可以用來對特定的細胞功能進行成像。”

mScarlet3的遺傳密碼已被UvA申請專利。

參考資料：

[1] Platelet glycoprotein V spatio-temporally controls fibrin formation