接近红外的细菌染体衍生的光蛋白PENELOPE使RESOLFT超分辨率显微镜成为可能

科学领域:

• 生物物理学的生物物理.
• 显微镜的使用方法
• 分子生物学分子生物学

背景情况:

• 可逆和光学线性光转换 (RESOLFT) 超分辨率显微镜通过可逆切换光蛋白 (RSFP) 克服了衍射极限.
• 目前的RESOLFT应用仅限于可见光谱,阻碍了近红外 (NIR) 范围的潜在收益.
• 在生物成像中,NIR频谱提供了降低自发光,降低散射和降低光毒性等优势.

研究的目的:

• 开发用于RESOLFT超分辨率显微镜的第一个光稳定近红外 (NIR) 可逆切换光蛋白 (RSFP).
• 为了在NIR窗口中实现RESOLFT成像,扩大其适用于具有增强性能的活细胞成像.
• 证明新型NIR-RSFP在固定和活细胞中用于低光强度成像的实用性.

主要方法:

• 开发了一种名为PENELOPE的新型NIR-RSFP,通过*Deinococcus radiodurans*细菌菌的染色体结合域的突变发生.
• 在低光强度下,PENELOPE的光稳定性,组合切换对比度和热光恢复动力学的表征.
• 使用PENELOPE在化学固定和活人细胞中实施和演示RESOLFT超分辨率显微镜,使用单波长激发/读出.

主要成果:

• 成功生成PENELOPE,这是第一个光稳定的NIR-RSFP,在低光强度下具有高整体切换对比度.
• 佩内洛普 (Penelope) 从黑暗状态快速恢复热光,促进了高效的RESOLFT成像.
• 通过使用单波长 (660 nm) 的PENELOPE在固定和活人细胞中成功进行RESOLFT成像的演示.

结论:

• PENELOPE是NIR窗口的第一个功能性的RSFP,在这个有利的光谱区域中实现了RESOLFT超分辨率显微镜.
• 开发的NIR-RSFP可使用单个波长进行低光强度RESOLFT成像,适用于活细胞应用.
• 这项工作扩展了RESOLFT显微镜工具包,为改善生物系统的超分辨率成像,减少光毒性和提高信号质量铺平了道路.