Protein huỳnh quang màu xanh lá cây sáng và có thể quang được có nguồn gốc từ sứa Nhật Bản
Tính ổn định của một đột biến cysteine của StayGold được nhắm mục tiêu vào lumen ER. Các tế bào HeLa biểu hiện er- (n2) oxStayGold (c4) hoặc er-oxGFP được chụp ảnh sống liên tục. So sánh được thực hiện cạnh nhau. Thang chia vạch, 10 μm. a, Chiếu sáng WF (đèn hồ quang) với giá trị bức xạ 0,21 W cm − 2. b, Chiếu sáng đồng bộ đĩa quay với giá trị bức xạ 3,5 W cm − 2. a, b, Hình ảnh đầu tiên và hình ảnh cuối cùng được hiển thị (trên cùng). Cường độ huỳnh quang trung bình của các tế bào riêng lẻ được vẽ biểu đồ theo thời gian (dưới cùng). c, Hình ảnh 3D-SIM thể tích với giá trị bức xạ 2,4 W cm-2. Bộ sưu tập lặp đi lặp lại của chồng 3D gồm 56 hình ảnh 3D-SIM. Hình ảnh 3D-SIM thô và được tái tạo của mặt phẳng thứ 51 (trái) hoặc 48 (phải) trong z-series 1 và 2. Cường độ huỳnh quang trung bình của các ô riêng lẻ được vẽ biểu đồ (dưới cùng). Ảnh: Công nghệ sinh học tự nhiên (2022). DOI: 10.1038 / s41587-022-01278-2
Hình ảnh huỳnh quang của các mẫu sinh học được hưởng lợi rất nhiều nhờ phát hiện của RIKEN về một protein huỳnh quang có nguồn gốc từ một con sứa Nhật Bản duy trì độ sáng của nó ngay cả khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mạnh.
Protein phát ra ánh sáng xanh khi được chiếu sáng là công cụ mạnh mẽ để hình ảnh các cấu trúc nhỏ bên trong tế bào sống. Các nhà nghiên cứu có thể gắn các protein huỳnh quang như vậy vào các cấu trúc mục tiêu mà họ quan tâm, sau đó chúng sẽ sáng lên khi có ánh sáng xanh chiếu vào chúng.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy mình đang ở trong tình trạng ràng buộc — họ muốn sử dụng càng ít protein huỳnh quang càng tốt để nó không gây trở ngại cho các quá trình tế bào bình thường, nhưng điều đó đòi hỏi phải sử dụng ánh sáng mạnh để có được hình ảnh chất lượng cao. Vấn đề là khi ánh sáng mạnh chiếu vào protein huỳnh quang, độ sáng của nó giảm nhanh chóng do một quá trình được gọi là tẩy trắng. Để làm phức tạp thêm vấn đề, có một mối quan hệ đánh đổi giữa độ sáng và khả năng quang ổn: tăng cái này gần như chắc chắn sẽ giảm cái kia.
Giờ đây, Atsushi Miyawaki thuộc Trung tâm Khoa học Não bộ RIKEN và các đồng nghiệp của ông đã phát hiện ra một loại protein huỳnh quang làm nổi bật mối quan hệ đánh đổi này: nó vừa cung cấp độ sáng cao vừa có thể quang điện cao hơn khoảng mười lần so với các protein huỳnh quang thương mại tốt nhất.
Được đặt tên thích hợp là StayGold, protein huỳnh quang có nguồn gốc từ một loại protein huỳnh quang tự nhiên được tìm thấy ở Cytaeis uchidae, một loài sứa nhỏ được tìm thấy ngoài khơi Nhật Bản.
Có một yếu tố tình cờ trong khám phá. Miyawaki nhớ lại: “Chúng tôi nhận thấy rằng protein huỳnh quang từ sứa có thể quang được nhưng rất mờ. "Tuy nhiên, trước sự ngạc nhiên của chúng tôi, chúng tôi đã có thể tăng cả khả năng quang hợp của protein và độ sáng của nó. Vì vậy, chúng tôi có thể ăn bánh và ăn nó."
Nhóm nghiên cứu đã chứng minh tính hữu ích của StayGold bằng cách sử dụng nó để hình ảnh mạng lưới nội chất và ty thể trong các tế bào với độ phân giải không gian và độ dài quan sát được nâng cao. Họ cũng sử dụng nó để hình ảnh protein tăng đột biến của SARS-CoV-2, vi rút gây ra COVID-19, trong các tế bào bị nhiễm bệnh.
Sự quan tâm mạnh mẽ của nghiên cứu được thể hiện qua việc nó đã được truy cập hơn 44.000 lần kể từ khi được công bố trên tạp chí Nature Biotechnology vào cuối tháng 4. Các nhà nghiên cứu muốn thử loại protein này có thể lấy nó từ Trung tâm Nghiên cứu Nguồn sinh học RIKEN.
Vì vẫn chưa rõ tại sao StayGold có thể vừa sáng vừa sáng dưới ánh sáng, Miyawaki và nhóm của ông dự định điều tra cơ chế đằng sau điều này.
