近日來(lái)自法國讓?皮埃爾?埃貝爾結構生物學(xué)研究所的研究人員領(lǐng)導的一個(gè)國際研究小組報告稱(chēng)他們設計出了一種新型的熒光蛋白分子。相比于目前采用的熒光蛋白，新熒光分子可在活細胞中發(fā)射亮度高3倍的藍綠色光，大大提高了細胞成像技術(shù)的敏感性，從而可以幫助實(shí)現更高分辨率的活體內生物過(guò)程成像。這一研究成果在線(xiàn)發(fā)布在3月20日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

     青色熒光蛋白（CFPs）被廣泛應用于細胞生物學(xué)中，幫助顯現活細胞中的生物過(guò)程或大生物分子形態(tài)改變。自20世紀90年代初伊始，熒光蛋白就成為了生物科學(xué)領(lǐng)域最重要的研究工具之一，幫助觀(guān)察從前無(wú)法看到生物過(guò)程，例如大腦中神經(jīng)細胞的發(fā)育、癌細胞的擴散等。2008年的諾貝爾化學(xué)獎授予了發(fā)現和推廣這一技術(shù)的科學(xué)家。

     科學(xué)家們通常將CFPs連接到參與內部或構象改變的蛋白質(zhì)上，借以觀(guān)測或細胞內大量的生物進(jìn)程。研究人員利用藍光照射細胞使細胞內的CFP蛋白發(fā)射出特征性的藍綠色光從而幫助定位細胞內CFP，確定觀(guān)察目標。然而這些分子長(cháng)期都存在的一種缺陷就是熒光水平太弱，僅有36%的藍光轉換為了藍綠色光。

     為了獲得更高的亮度，提高熒光成像的敏感度，來(lái)自法國讓?皮埃爾?埃貝爾結構生物學(xué)研究所的Antoine Royant研究小組和來(lái)自荷蘭及英國的科學(xué)家展開(kāi)了合作。

     首先來(lái)自法國和英國牛津大學(xué)的科學(xué)家利用歐洲同步輻射裝置(ESRF)的高亮X-射線(xiàn)束，揭示了CFPs如何存儲進(jìn)入能量及以熒光形式再傳送能量的精微細節：他們生成了大量不同的改良CFPs的微小晶體，解析了它們的分子結構。借助于這些結構研究人員揭示出了鄰近CFP發(fā)光復合物——發(fā)色團(chromophore)的精細機制?！拔覀兞私饬薈FPs內單個(gè)原子的功能，并能精確地指出需要修飾或提高熒光量的分子部分，”ESRF的David von Stetten說(shuō)。

     與此同時(shí)，由荷蘭科學(xué)家Theodorus Gadella領(lǐng)導的研究小組也利用創(chuàng )新的篩查技術(shù)研究了數百種修飾的CFP分子，對這些分子在顯微鏡下的熒光壽命進(jìn)行了測量以尋找可提高這些性能的因素。

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     通過(guò)合理的設計，最終科學(xué)家們獲得了一種稱(chēng)之為mTurquoise2.的新型CFP分子。結構生物學(xué)和細胞生物學(xué)的研究結果顯示mTurquoise2的熒光效率達到了93%。利用這種新型的分子，科學(xué)家們可以前所未有的靈敏度研究活細胞內的蛋白質(zhì)互作。

     “有了這種新型蛋白，現在可以從前未能獲得的精細度開(kāi)展大量研究。此外，由于新方法還將蛋白質(zhì)的結構動(dòng)力納入了其中，使得科學(xué)家們滿(mǎn)懷希望能夠設計出更多發(fā)射不同顏色熒光的改良蛋白來(lái)用于其他的應用，”Antoine Royant說(shuō)。