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献给初学者:如何选择合适的荧光蛋白<标签蛋白一般加在c端还是c端>

献给初学者:如何选择合适的荧光蛋白

献给初学者:如何选择合适的荧光蛋白 2017-03-13 10:13 来源:生物学霸 作者:一片海 字体大小 - | +

自 1992 年绿色荧光蛋白被用于标记基因,各种颜色的荧光蛋白被开发出,目前有上百种的荧光蛋白。

在我们的实验中,经常会用到荧光蛋白,但是如何选择合适荧光蛋白,得到完美的实验结果?相信这个问题一直困扰着大家,鉴于此,小编从不同的角度去考虑如何选择荧光蛋白,希望可以给大家在选择荧光蛋白方面提供一些帮助。

Tubes of various fluorescent proteins displayed in a box with UV light shining on them.

单体性质

将荧光蛋白与目标蛋白进行融合表达,直接地追踪目标蛋白或是定位目标蛋白,这就要求荧光蛋白是单体,不能影响目标蛋白的功能和定位。因此,我们将荧光蛋白的单体性质放在第一位。

目前体外检测荧光蛋白单体性质的方法有分子筛、沉降平衡,可以通过荧光蛋白分子筛的峰图是否狭窄,单一粗略的判断其是否为单体,沉降平衡能够更加准确的确认其聚合性质。我们使用荧光蛋白几乎都是在细胞内或组织内,因此我们更加关心在生理条件下,荧光蛋白的聚合性质。

科学家巧妙地将荧光蛋白与细胞色素 P450 进行融合表达,让荧光蛋白定位在内质网的胞质面,荧光蛋白的聚合性质会使邻近的荧光蛋白聚合在一起,形成聚集体,在激光共聚焦显微镜下能够看到细胞核的周围有很大的点状结构。小编已经用此种方法检测了多个荧光蛋白。

The structure of mEos2

小编发现绿色荧光蛋白中,单体性质比较好的是 mEmerald,该蛋白很少形成大的点状结构,并且目前还没有称该蛋白会影响定位的报道。

此外 mEmerald 是一个非常稳定的绿色荧光蛋白,因此可以用于线性的结构光照明超分辨荧光显微成像。

我们还发现红色荧光蛋白中没有一个单体性质特别好,相比较来说,mApple 的单体性质最好,但是在使用该蛋白的过程中,发现 mAppple 会影响某些蛋白的定位,因此在使用红色荧光蛋白时,要谨记红色荧光蛋白可能会影响目标蛋白的定位。

PK 值

每个荧光蛋白都有其最合适的 pH 值,即在一定的 pH 值下,荧光强度最高。有的荧光蛋白适合在酸性环境下使用,相反有的适合在碱性环境下使用,因此在选择荧光蛋白时需要考虑荧光蛋白的 PK 值。

Change in relative fluorescence intensity(RFU)with pH for eGFP(grey triangles)and bfloGFPa1(black squares)

在细胞内,大多数细胞器内及细胞质的 pH 值都在 7.0 左右,然而溶酶体内的 pH 值就比较低,因此常规的荧光蛋白并不适合用于标记溶酶体内的蛋白。

mCherry 的 PK 值比较低,适合在酸性的环境下使用,可以用于标记溶酶体内的蛋白,但是该荧光蛋白有一定的二聚性质,可能会影响目标蛋白的定位,在使用该荧光蛋白时要综合考虑单体性质和 PK 值。

在选择荧光蛋白时,要考虑目标蛋白定位环境的 pH 值,再考虑使用相应 PK 值的荧光蛋白。同时也可以考虑利用荧光蛋白的 PK 值的特性,帮助我们解决问题。

成熟时间

荧光蛋白在发光之前需要经历转录、翻译、折叠等步骤,其中折叠过程占据了大部分时间,我们将此过程称之为成熟时间。在标记短寿命的目标蛋白时,如果荧光蛋白的成熟时间太长,可能会出现在目标蛋白开始降解时,荧光蛋白还没有发光,导致无法追踪及定位目标蛋白。因此在选择荧光蛋白时,需要考虑其成熟时间。

小编在实验时发现,mEmerald、Dendra2 的成熟时间比较快,在用 Lipo2000 转染试剂盒转染 U2OS 细胞时,转染后四个小时就能够用荧光显微镜观察到了荧光信号,EGFP 没有信号。但是在用 P450 方法检测时,Dendra2 会形成很大的聚集,表明该荧光蛋白的单体性质不好,有可能影响目标蛋白的定位和功能,在使用该蛋白的过程中应该注意这个特性。

为了能够更早地观察某些短寿命荧光蛋白的生理特性和定位情况,科学家正在发展成熟时间更快的荧光蛋白,并且用于超分辨成像。

光稳定性

荧光蛋白在发光的同时会被漂白,逐渐失去发光能力,因此要想获得

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