Флуоресцентный белок превосходит конкурентов при визуализации клеток

Химики из RIKEN разработали новое поколение зелёного флуоресцентного белка, который может выявить невидимые ранее хрупкие клеточные структуры и динамические процессы внутри клеток.

Зелёные флуоресцентные белки широко используются в биологических исследованиях для подсвечивания структур в флуоресцентной микроскопии. Они испускают зелёный свет при освещении синим или ультрафиолетовым светом.

Ранее Ацуси Мияваки из RIKEN Center for Brain Science и его коллеги получили зелёный флуоресцентный белок из природного белка крошечной японской медузы. Он решал распространённую проблему — потускнение под мощным или длительным освещением при визуализации живых клеток.

Белок, названный StayGold, позволил отслеживать меченые клеточные белки в живых клетках в течение длительного времени. «Это очень яркий и фотостабильный зелёный флуоресцентный белок, — говорит Мияваки. — Это делает его полезным для визуализации различных компонентов клеток с повышенным разрешением и в течение долгого времени».

Однако одним из ограничений оригинального StayGold была склонность к образованию димеров — молекул из двух идентичных субъединиц (мономеров). Это может вызывать проблемы с некоторыми белками.

«Образование димеров может мешать функциям белков-хозяев, с которыми сливается StayGold, — объясняет Мияваки. — Например, это может приводить к перекрёстным экспериментальным артефактам».

Чтобы преодолеть это ограничение, команда определила кристаллическую структуру белка, чтобы найти особенности, способствующие димеризации. Затем они использовали направленную эволюцию для модификации структуры в ключевых точках. Целью было подавить образование димеров, не ухудшив яркость и стабильность белка.

Примечательно, что созданный мономерный вариант оказался даже ярче и фотостабильнее первого поколения StayGold.

Исследователи продемонстрировали потенциал мономерного варианта в нескольких исследованиях с визуализацией живых клеток. Работа опубликована в журнале Nature Methods.

«Мы использовали мономер для мечения актиновых филаментов и внутренних мембран митохондрий, — говорит Мияваки. — Это позволило успешно визуализировать эти структуры с улучшенным пространственно-временным разрешением и в течение длительного периода наблюдения».

Сейчас команда стремится выяснить молекулярную основу выдающейся фотостабильности варианта. Они также работают над созданием фотостабильного красного флуоресцентного белка для использования в комбинации с StayGold или его мономером.