Разработан новый мономерный флуоресцентный белок Skylan-NS для сверхразрешающей микроскопии

Для изучения динамики клеток необходимы методы с высоким пространственным и временным разрешением, не наносящие вреда. Сверхразрешающая (SR) микроскопия преодолевает дифракционный предел, но часто ценой низкой скорости съёмки и повреждения клеток. Использование обратимопереключаемых флуоресцентных белков (RSFPs) снижает интенсивность освещения, что позволяет проводить SR-визуализацию живых клеток с помощью методов, основанных на насыщении, таких как нелинейная структурированная микроскопия (SD NL-SIM) или микроскопия с обратимыми переходами флуоресценции (RESOLFT).

Однако ключевой проблемой остаётся отсутствие оптимальных флуоресцентных зондов. Существующие белки Dronpa и rsEGFP имеют недостатки: малое число циклов переключения, низкий сигнал и плохой контраст.

Чтобы решить эту проблему, профессор СЮЙ Пиньюн из Института биофизики Китайской академии наук разработал новый мономерный RSFP — Skylan-NS (от "sky lantern for nonlinear structured illumination").

В сотрудничестве с нобелевским лауреатом Эриком Бетцигом и профессором ЛИ Доном исследователи применили Skylan-NS в ранее разработанной ими технике PA NL-SIM (patterned activation nonlinear SIM). Этот метод более совместим с щадящей визуализацией живых клеток с разрешением ниже 100 нм.

В исследовании учёные сравнили фотофизические свойства Skylan-NS с двумя другими RSFP (rsEGFP2 и Dronpa) и продемонстрировали его превосходство для PA NL-SIM.

Впервые с помощью Skylan-NS удалось достичь в живых клетках:

• Низкоэнергетической (100 Вт/см²) визуализации
• Высокой скорости съёмки (на уровне долей секунды)
• Высокого разрешения (~60 нм)
• Длительного наблюдения (~30 временны́х точек)

Благодаря превосходной фотостабильности, большому числу циклов и высокому отношению сигнал/шум, Skylan-NS является одним из лучших флуоресцентных белков для SR-микроскопии живых клеток.

Исследование "Highly Photostable, Reversibly Photoswitchable Fluorescent Protein with High Contrast Ratio for Live-cell Superresolution Microscopy" было опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences 23 августа 2016 года. Белок Skylan-NS позволяет значительно улучшить скорость, длительность и безопасность сверхразрешающей микроскопии живых клеток.