Биологи создали новый рекордно яркий красный флуоресцентный белок

Чтобы отслеживать движение и взаимодействие белков в живых клетках под микроскопом, биологи присоединяют к ним цветные "огни" — флуоресцентные белки. Чем больше доступно цветов, тем больше процессов можно наблюдать одновременно.

В 1990-х впервые использовали зелёный флуоресцентный белок из медузы. Позже создали его синие, бирюзовые и жёлтые варианты. В 2000-х в кораллах обнаружили красный флуоресцентный белок, но превратить его в яркий и удобный инструмент для исследований оказалось сложно.

Создание mScarlet3

В 2016 году команда биолога Доруса Гадделлы из Амстердамского университета совершила прорыв, создав яркий красный флуоресцентный белок mScarlet. Его ДНК запросили около 3400 раз, и сейчас он используется для исследований клеточной биологии почти во всех странах мира.

Однако в клетках млекопитающих mScarlet сворачивался медленнее и менее полно, чем стандартные зелёные белки, что снижало его яркость. Учёные продолжили работу, чтобы ускорить и максимизировать сворачивание.

Они взяли два уже созданных варианта mScarlet: один — с быстрым сворачиванием, но меньшей яркостью, другой — с медленным сворачиванием, но высокой конечной яркостью. Целью было объединить их лучшие свойства. С помощью ряда направленных изменений в структуре белка это удалось — так появился mScarlet3. Этот новый вариант сочетает максимальную яркость с быстрым и полным сворачиванием.

Структуру mScarlet3 исследовали в Институте структурной биологии в Гренобле. Структурный биолог Антуан Руаян с помощью Европейского синхротрона ESRF, самого яркого в мире источника рентгеновского излучения, определил молекулярную структуру белка.

Руаян: "Оказалось, что mScarlet3 такой яркий благодаря особой гидрофобной (маслянистой) локальной структуре в белке, которая одновременно ускоряет и улучшает его сворачивание".

Исследование опубликовано в журнале Nature Methods.

Новый стандарт

Гадделла: "Опыт использования mScarlet был уже очень положительным, поэтому мы ожидаем, что mScarlet3 станет ещё популярнее среди исследователей и быстро превратится в новый мировой стандарт. Яркие красные флуоресцентные белки очень востребованы, поскольку возбуждение красных белков менее вредно для клеток, чем возбуждение зелёных.

Кроме того, красный свет меньше рассеивается, что позволяет наблюдать молекулярные процессы в более глубоких слоях клеток. С mScarlet3 у нас наконец-то есть очень стабильный яркий красный флуоресцентный белок, который быстро и полностью сворачивается без дополнительных недостатков. Мы ожидаем многого от новых применений mScarlet3, включая создание новых красных флуоресцентных биосенсоров для визуализации специфических функций клеток".