幾十年來,科學家們巧妙地運用免疫系統追蹤入侵病原體的天然
抗體和其選擇性標記機制來設計基于抗體的各種探針,研究
細胞內不同類型的
蛋白質。*行之有效的一種技術名叫抗原表位標記(epitope tagging),抗原表位與目標蛋白融合,再使用熒光標記抗體使蛋白質可見。然而,這種技術只能觀察固定的死細胞。
現在,科羅拉多州立大學和東京理工學院的跨學科團隊為抗原探針庫制作了一個新工具——可用于活細胞的基因編碼探針。研究成果發表在7月3日的《Nature Communications》。
Stasevich實驗室的博后學者Ning Zhao是這項技術的主要發明人,他們設計的新型抗體探針被親切地稱為“弗蘭肯體(Frankenbody)”,因為它就像著名小說《弗蘭肯斯坦》中描寫的科學怪人。科學家們提取了正常抗體的結合區,即“粘性部分”,然后再將它們移植到不同支架上,從而在活細胞中保持穩定且保留抗體特異性。
“你直接可以把它當做活細胞成像試劑,”生物化學和分子生物學系助理教授Stasevich說。“不需要綠色熒光蛋白這些標簽,它本身就是一種能與你的目標蛋白結合的熒光抗體。”
身披諾獎榮耀的綠色熒光蛋白是一種被廣泛使用的生化工具。然而,GFP尺寸相對較大,發光時間也受到一定的限制。新探針體積變小了,發光速度變快了,因此可以實時捕獲目標蛋白的生成。
研究人員使用經典的HA標簽測試了新工具。HA是一種小型線性表位標記,來源于人流感病毒蛋白凝血素的組成部分。“很長時間以來,我們一直在固定的、死亡的細胞中觀察HA標記蛋白,”Stasevich說。“現在我們看到了這些蛋白在活細胞中的動態。”
未來他們還計劃利用新探針來開展新型RNA成像實驗。傳統的抗體價格不菲(通常一個訂單需花費數百美元),而且存在很多變異性,很難進入細胞。因此,Stasevich認為他們的新探針為蛋白質和RNA翻譯成像提供了一種低成本的解決方案。
在本文中,科學家已經展示了一些應用,包括單蛋白追蹤、單RNA翻譯成像和斑馬魚胚胎的放大熒光成像。所有這些實驗對傳統的熒光蛋白標簽都很有挑戰性。