CFP mturquoise2闪耀着光亮

青色荧光蛋白mturquois2的三维x射线结构可视化

这是一幅受艺术启发的青色荧光蛋白mturquois2的三维x射线结构可视化图。来源:自然通讯/冯·斯泰顿/Royant/Goedhart

首先揭示如何CFP存储传入的能源和中继荧光灯,科学家们能够理解单个原子在CFP的功能和精确的分子需要修改增加荧光产额,产生一个新的CFP叫做mTurquoise2荧光效率为93%。

科学家设计了一种分子,它比在活细胞之前更有效地发出绿松石光。这提高了细胞成像的敏感性,一种活性细胞内生物过程的高分辨率成像技术的敏感性。结果已发表于此自然通讯2012年3月20日。

该论文的第一作者是来自格勒诺布尔约瑟夫·傅立叶大学结构生物研究所的Antoine Royant。该团队还包括来自阿姆斯特丹大学和牛津大学以及格勒诺布尔的欧洲同步辐射设备(ESRF)的科学家。

青色荧光蛋白(CFPs)在细胞生物学中非常流行,它们被用来使活细胞内的过程可见,就像在电影中一样。yabo124这些过程包括生物大分子形状的变化。自20世纪90年代初以来,荧光蛋白已成为生物科学中最重要的工具之一,并有助于观察以前看不见的过程,如大脑神经细胞的发育或癌细胞的扩散。2008年诺贝尔化学奖为它们的发现和快速发展奠定yabovip2021了基础。

CFP允许当它们连接到涉及相互作用或构象变化的蛋白质时,允许在活细胞中进行映射。通过用蓝光照射细胞,细胞内的CFP是本地化的,这使得荧光蛋白发出特征颜色的光,这是CFP的青色。来自CFP的光的发光揭示了观察的靶标,所以它附着的蛋白质。然而,这些分子长期以来患有弱荧光水平,仅将15%的蓝色转化为青色光。

荧光显微镜图像显示在活细胞中的肌动蛋白细丝

荧光显微镜图像显示活细胞中的肌动蛋白丝。这些纤维在肌肉收缩中起着重要的作用。图中,mturquois2蛋白被融合到一个小蛋白上,并附着在肌动蛋白丝上。由于有了荧光,肌动蛋白丝的生命过程可以在活细胞中被看到。来源:自然通讯/ Goedhart

为了获得更高的亮度,并提高荧光成像的灵敏度,Antoine Royant领导的法国科学家与荷兰和英国的同事合作。

首先,在ESRF处使用高度辉煌的X射线束,来自格勒诺布布布尔和牛津的团队揭示了CFPS商店的微妙细节,CFPS商店的能量如何,并将其翻译为荧光​​灯:它们产生了许多不同改进的CFP的微小晶体并解决了它们的分子结构。这些结构揭示了所谓的发色团附近的微妙过程,CFP内的发光复合物,其荧光效率可以通过环境调节。“我们可以理解CFP中单个原子的功能,并确定需要修饰的分子部分,以增加荧光收率”从ESRF中辞职者说,David Von Stetten。

在这项工作的同时,由Theodorus Gadella领导的阿姆斯特丹团队使用了一种创新的筛选技术来研究数百个改性CFP分子,在显微镜下测量它们的荧光寿命,以确定哪些具有改进的性能。

用显微镜观察的蓝松石的微小晶体

用显微镜观察Mturquoise2的微小晶体。Mturquoise2晶体用于研究导致其高荧光效率的原子垢相互作用。信用:冯斯特登/ Royant / CNRS-ESRF

这种理性设计的结果是一种新的CFP,称为Mturquoise2。通过组合结构和细胞生物学努力,研究人员设法表明,MTurquoise2具有yabo12493%的荧光效率,无与伦比的蛋白质。

新分子将允许生命科学家研究活细胞中的蛋白质 - 蛋白质相互作用,具有前所未有的敏感性。在涉及少数蛋白质并且信号较弱的过程中,高灵敏度很重要,并且在快速反应中,在累积荧光的时间很短。

“随着新的蛋白质,现在可以用水平进行许多研究精度和昨天不可能的细节。此外,由于这种考虑到蛋白质结构动力学的新方法,科学家们现在希望设计出改进的荧光蛋白,发出不同颜色的光用于其他应用。”Antoine Royant总结道。

图片:自然通讯/冯Stetten / Royant / Goedhart;自然通信/登山;von stetten / Royant / Cnrs-Esrf

参考
J. Goedhart.等等。,在结构引导下,青色荧光蛋白的量子效率达到93%,Commun Nat。3.751 (2012)

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