生物学和生活一样,多多益善。启动子中更多的转录因子结合位点会导致更高的转录激活。多个核定位信号(NLS)增加蛋白质进入细胞核。在发展中SunTag技术,淡水河谷和斯曼实验室吸取了这一生物学教训,创造了一个放大系统荧光信号.SunTag以“恒星爆炸超新星”命名,它可以帮助你在荧光成像实验中提高亮度。
荧光蛋白融合
追踪给定蛋白质最简单的方法之一就是把它融合到荧光蛋白上.然后你可以研究蛋白质的定位,以及它的定位和表达在不同条件下可能发生的变化。然而,这一制度远非完美。例如,如果融合蛋白表达水平较低,就必须增加成像时间以获得足够的信号。这种方法有细胞光毒性的风险,并消除了长期成像研究的可能性。如果你在更高的水平上过度表达你的蛋白质,你可能会观察到只有当蛋白质浓度非常高时才会出现人为因素。过表达蛋白也有可能形成聚合物可能对细胞有毒。
SunTag来了
SunTag如何解决这些问题?不是直接将荧光蛋白融合到你感兴趣的蛋白质上,而是将它融合到合成的SunTag支架上。该支架包含10-24个短表位GCN4副本。GCN4吸收与同源基因融合的GFPscFV抗体,由单独的质粒表达。该系统放大了荧光信号的强度,在不影响蛋白质功能的情况下,使活细胞内的单分子跟踪成为可能,从而创建一个细胞内过程的单分子报告器。最初,Tanenbaum等.观察到一些GFP聚集,他们通过使用带有小溶解度标签GB1的超级文件夹GFP (sfGFP)来减少这种聚集。在SunTag的命名中,GFP指的是sfGFP-GB1。
Tanenbaum等人研究了SunTag的单分子成像能力,发现等离子膜靶向CAAX-SunTag的亮度是sfGFP的18倍!高的SunTag信号使他们可以将激光功率削减80%以上,同时在较低的光漂白率下获得较高的信噪比。由于SunTag的强大功能,他们尝试在细胞内部的细胞核和细胞质中进行单分子成像。再一次,他们发现SunTag标记单个分子非常有效——他们甚至设法跟踪了运动蛋白驱动蛋白在微管中的运行长度。
Tanenbaum等人随后验证了他们的假设,即较低的SunTag表达水平将避免对细胞生理学的负面影响。在发现线粒体追踪器GFP-mitoNEET会损害线粒体功能后,他们检测了mitoNEET-SunTag-GFP的作用。不出所料,他们获得了没有细胞器毒性的线粒体的明亮图像。
第一代(v1) SunTag由于GCN4支架的稳定性较差,表达水平很低。为了增加表达,Tanenbaum等对GCN4序列进行了修改,以增加其α螺旋结构和稳定性,形成v4 SunTag。因为v4系统不显示蛋白质聚集,所以推荐用于大多数成像应用。
你可以用SunTag做什么?
Tanenbaum等人在他们的论文中进行了各种不同的实验,你也可以!几乎在任何情况下,你都可以使用传统的FP聚变,也可以使用SunTag聚变。
SunTag与传统荧光蛋白相比的优点金宝搏app下载
- 提高亮度和信噪比
- 减少光毒性
- 降低了光漂白
- 简化的、长期的单分子跟踪
警告的SunTag
- 非常大的尺寸:一个完全被GFP占据的24倍支架的分子量为1400 kDa,而单独使用GFP的分子量为24 kDa。虽然传统的FP融合也会影响蛋白质活性、半衰期或定位,但SunTag对这些问题的担忧更大。
- v1 SunTag存在一定的支架聚合(v4 SunTag没有)。
由你来决定SunTag是否适合你的实验,在蛋白质的基础上。然而,由于许多Addgene的SunTag质粒都渴望“蓝色火焰”,显然该系统在许多研究领域都有广泛的应用。除了荧光,SunTag还可以用于改善CRISPR-based激活但我们还是留到以后再用吧!
参考文献
1.Tanenbaum, Marvin E, et al.“基因表达和荧光成像中信号放大的蛋白标记系统”。细胞159(3)(2014): 635 - 46所示。PubMedPMID: 25307933.公共医学中心PMCID: PMC4252608.
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