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點擊次數：15387 發布時間：2012/10/31 14:46:41
2012年5月13日，權威學術期刊Nature Methods在線發表了中國科學院生物物理所徐濤研究員和徐平勇研究員及其合作者在超高分辨率成像領域的研究成果，名為“Rational design of true monomeric ａnd bright photoactivatable fluorescent proteins”。這是徐濤和徐平勇等人繼2月份在PNAS發表“A unique series of reversibly switchable fluorescent proteins with beneficial properties for various applications”研究論文后，超高分辨顯微成像領域的又一重大突破。
近期發展的超高分辨率成像技術（F）PALM/STORM能夠在納米尺度展示生物分子的精確定位，是蛋白質研究和熒光成像領域的研究熱點和發展趨勢。然而現有的熒光蛋白限制了當前（F）PALM/STORM等超高分辨成像技術的發展和廣泛應用。為了進一步完善和優化現有的超高分辨成像方法，發展具有普適性和顏色多樣的新型光激活熒光蛋白（PAFPs）至關重要。適合于超高分辨率成像的PAFPs應具有以下特性：分子小、亮度高、成熟時間短、單體性質好、pH穩定性高、發射光子數高等。另外，常被人們忽略的標記密度（label density）也在很大程度上影響著空間分辨率。
mEos2是目前使用*為廣泛的PAFPs，但mEos2在高濃度下傾向于形成二聚體或多聚體，尤其當mEos2標記膜蛋白時會影響膜蛋白在細胞中的定位。
為了解決膜蛋白的標記問題，同時發展綜合性質更佳的熒光蛋白探針，課題組成員首先解析了mEos2的晶體結構，找到了引起mEos2在高濃度下寡聚的關鍵性氨基酸位點，然后對mEos2進行定點突變篩選，*終獲得了兩個真正單體熒光蛋白：mEos3.1和mEos3.2。進一步的研究顯示，mEos3具有成熟時間短、亮度高的特性。用于單分子定位時具有很高的標記密度和光子產出，在超高分辨成像中比當前所有PAFPs都表現出色。
圖1：mEos2三維結構圖
圖2：mEos3s和其他PAFPs的標記密度比較
超高分辨顯微成像是一個比較前沿的研究領域，需要物理、化學以及光學等多門學科的交叉。我國在該方向的研究工作正在逐步展開，對熒光蛋白的需求也日益增加。該研究工作以及前期發表的PNAS工作為我國科研工作者在超高分辨顯微成像領域中熒光蛋白改造方向的首創研究成果。生物物理研究所徐濤研究員與徐平勇研究員為該論文的通訊作者，張名姝、常浩和章永登為該論文的共同作者。該成果得到了科技部、國家自然科學基金委和中國科學院的資助。
原創作者：上海恒遠生物技術發展有限公司
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