光染料的化学遗传编码使活细胞中蛋白质的高保真和无洗成像成为可能
Xuelian Zhou1,2, Lu Miao1, Ning Xu1
1Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, 457 Zhongshan Road, Dalian, 116023, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|June 20, 2025
概括
化学遗传学策略通过将合成染料与遗传编码的光进行整合来增强活细胞成像. 这种方法使用Förster共振能量转移 (FRET) 来提高精确蛋白质研究的信号噪声比.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 细胞生物学 细胞生物学
- 化学生物学 化学生物学
背景情况:
- 光染料对于蛋白质标记至关重要,但在活细胞成像中受到背景光的限制.
- 合成染料的目标外相互作用降低了活细胞蛋白质研究中的信号噪声比 (SNR).
研究的目的:
- 开发一种化学遗传策略,用于对目标蛋白质的高保真性,无洗活细胞成像.
- 通过最大限度地减少背景光来提高蛋白质成像中的信号噪声比 (SNR).
主要方法:
- 在光蛋白 (FP) 和Halo-tag染料之间设计了一个使用Förster共振能量转移 (FRET) 的系统.
- 与FP (sfGFP,mCherry) 合的Halo标签以创建与Halo染料 (O-Rho,Si-Rho) 的FRET对.
- 开发出化学遗传光体 (GLH-O,CLH-Si) 和优化FRET效率,用于像CH-Si.这样的探测器.
主要成果:
- 在活细胞成像中获得了改善的SNR,即使在低蛋白质表达水平.
- 展示了目标蛋白质的四色结构化照明显微镜 (SIM) 成像.
- 追踪了线粒体与内质网膜和 lysosomes 的相互作用.
- 开发了一种光稳定型光体 (SLH-O) 用于使用mStayGold进行长期超分辨率成像.
结论:
- 化学遗传策略为蛋白质和细胞过程的高精度研究提供了一个可通用的平台.
- 这种综合化学和遗传方法克服了传统光染料的局限性.
- 开发的探测器能够实现先进的成像技术,如多色SIM和长期超高分辨率显微镜.
