2017年8月19日 星期六

孙育杰研究组研制新型可逆光激活荧光蛋白实现长时间超高分辨率活细胞成像

孙育杰研究组近日成功研制新型可逆光激活荧光蛋白GMars-Q,从而实现了基于并行RESOLFT原理的长时间活细胞超高分辨率成像。该工作近日在国际著名期刊ACS NANO以封面文章发表。同时,荧光蛋白专家Karin Nienhaus和Gerd Ulrich Nienhaus在同期对GMars-Q的研制及其特殊的光物理化学机制进行了“亮点”报道和长文评述。

 

2014年美国哈佛大学庄小威课题组研制新型光转化荧光蛋白mMaple3,成功地用于基于单分子定位技术(PALM)的超高分辨成像。孙育杰课题组对mMaple3荧光蛋白的生色团和生色团相邻的氨基酸位点做饱和突变并经过定向筛选得到新型可逆光激活绿色荧光蛋白GMars-Q。这种新型可逆光激活荧光蛋白可以非常好地用于基于可逆饱和线性荧光跃迁原理(RESOLFT)的超高分辨率显微成像上。诺贝尔奖获得者Stefan Hell研究组在2013年发明的并行RESOLFT显微镜利用可逆光激活荧光蛋白rsEGFP及其变体为标记探针,可以实现大视野下的快速超分辨活细胞成像。但可惜的是现有的可逆光激活荧光蛋白的光物理性质并不能很好地满足并行RESOLFT显微镜来进行长时间活细胞成像。GMars-Q呈现出其它荧光蛋白少有的双态漂白模式,其有效的活细胞超分辨成像时间是rsEGFP(N205S)的10倍。同时GMars-Q在活细胞中具有更高的亮暗态荧光对比度。同时实验表明,GMars-Q单体性质较好,成熟较快,热稳定性较好,非常适合用于活细胞标记,在并行RESOLFT显微镜上可实现大视野下的超高时空分辨率长时间活细胞成像。GMars-Q较好的光学性质也同样预示着其在其他基于RESOLFT原理的超分辨活细胞显微术上也有广阔的应用空间。