Phoenix Fluor 555: Сверхфотостабильная молекула раскрывает скрытую динамику внутриклеточных белков

Исследовательская группа POSTECH (Пхоханский университет науки и технологий) успешно разработала сверхфотостабильный органический краситель после двух лет работы. Исследование опубликовано в журнале Nature Methods.

Метод одночастичного отслеживания, использующий флуоресцентные метки для точного наблюдения за белками, играет ключевую роль в клеточной биологии, биохимии, молекулярной биологии и разработке лекарств.

Однако обычные органические флуорофоры ограничены низкой фотостабильностью. Проблема фотообесцвечивания — потери флуоресценции при длительном воздействии света — затрудняла отслеживание белков внутри клеток или сложных биологических процессов в течение долгого времени.

Группа профессора Сун Хо Рю из POSTECH совершила случайное открытие во время одночастичного отслеживания: сверхфотостабильная флуоресцентная молекула, возникшая в результате явления фотообесцвечивания в синюю сторону спектра. В сотрудничестве с группой профессора Янг-Те Чанга они определили её структуру с помощью масс-спектрометрии и ЯМР-анализа, назвав её Phoenix Fluor 555 (PF555).

PF555 обладает значительно большей фотостабильностью, чем существующие флуоресцентные красители, что делает его эффективным для отслеживания как отдельных белков на уровне одной молекулы, так и множества белков одновременно на популяционном уровне. Важно, что на PF555 не влияет концентрация кислорода, и он имеет долгое время до фотообесцвечивания.

Используя PF555, исследователи смогли наблюдать ранее недоступные для отслеживания биологические процессы, включая эндоцитоз и взаимодействия белков. Результаты показали, что рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) — ключевой регулятор роста и дифференцировки клеток — существует в двух различных состояниях: одно, в котором он остаётся захваченным в клатрин-покрытых структурах на мембране клетки, и другое, в котором он перемещается в их окружении.

Это говорит о том, что EGFR активно исследует своё окружение, возможно, для обнаружения внешних сигналов или облегчения молекулярных взаимодействий. Благодаря беспрецедентной фотостабильности PF555 исследователи смогли отследить полный процесс эндоцитоза и рециклинга EGFR, что было сложно с обычными флуоресцентными красителями.

Профессор Сун Хо Рю заявил: «PF555 — это сверхустойчивый органический флуорофор, непохожий на ранее описанные. Он позволит исследователям наблюдать биологические явления, которые раньше были ограничены временными рамками».

Профессор Янг-Те Чанг добавил: «Исключительная стабильность PF555 задаёт новый стандарт для органических флуорофоров», подчеркнув его широкое применение в разработке лекарств, диагностике заболеваний и визуализации клеток.