Fotostabilitet av en cysteinmutant av StayGold riktad mot ER-lumen. HeLa-celler som uttrycker er-(n2)oxStayGold(c4) eller er-oxGFP utsattes för kontinuerlig levande avbildning. Jämförelsen gjordes sida vid sida. Skalstänger, 10 μm. a, WF (båglampa) belysning med ett irradiansvärde på 0,21 W cm −2 . b, konfokal belysning med roterande skivor med ett irradiansvärde på 3,5 W cm −2 . a,b, De första och sista bilderna visas (överst). De genomsnittliga fluorescensintensiteterna för individuella celler plottas mot tiden (nederst). c, Volumetrisk 3D-SIM-avbildning med ett irradiansvärde på 2,4 W cm −2 . Upprepad samling av en 3D-stack med 56 3D-SIM-bilder. Råa och rekonstruerade 3D-SIM-bilder av det 51:a (vänster) eller 48:e (höger) planet i z-serierna 1 och 2. De genomsnittliga fluorescensintensiteterna för enskilda celler plottas (nederst). Kredit:Nature Biotechnology (2022). DOI:10.1038/s41587-022-01278-2
Fluorescensavbildning av biologiska prover kommer att ha stor nytta av en RIKEN-upptäckt av ett fluorescerande protein som härrör från en japansk manet som bibehåller sin ljusstyrka även när den är upplyst av starkt ljus.
Proteiner som avger grönt ljus när de är upplysta är kraftfulla verktyg för att avbilda fina strukturer i levande celler. Forskare kan fästa sådana fluorescerande proteiner på målstrukturer de är intresserade av, som sedan lyser upp när blått ljus lyser på dem.
Men forskare befinner sig i en bindning - de vill använda så lite fluorescerande protein som möjligt så att det inte stör normala cellulära processer, men det kräver stark belysning för att få bilder av hög kvalitet. Problemet är att när starkt ljus lyser på ett fluorescerande protein, sjunker dess ljusstyrka snabbt på grund av en process som kallas fotoblekning. För att komplicera saken, finns det ett avvägningsförhållande mellan ljusstyrka och fotostabilitet:att öka den ena kommer nästan oundvikligen att minska den andra.
Nu har Atsushi Miyawaki från RIKEN Center for Brain Science och hans medarbetare upptäckt ett fluorescerande protein som struntar i detta avvägningsförhållande:det erbjuder både hög ljusstyrka samtidigt som det är ungefär tio gånger mer fotostabilt än de bästa kommersiella fluorescerande proteinerna.
Det fluorescerande proteinet, som heter passande StayGold, kommer från ett naturligt förekommande fluorescerande protein som finns i Cytaeis uchidae, en liten manet som finns utanför Japans kust.
Det fanns ett element av serendipity i upptäckten. "We noticed that the fluorescent protein from the jellyfish was photostable but very dim. And I wasn't optimistic about making the protein brighter while keeping that photostability, because I simply believed the tradeoff," recalls Miyawaki. "However, to our surprise, we were able to increase both the protein's photostability and its brightness. So could have our cake and eat it too."
The team demonstrated the usefulness of StayGold by using it to image the endoplasmic reticulum network and mitochondria in cells with enhanced spatiotemporal resolution and length of observation. They also used it to image the spike protein of SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, in infected cells.
The intense interest generated by the study is reflected in the fact that it has been accessed more than 44,000 times since publication in Nature Biotechnology in late April. Researchers wanting to try the protein can obtain it from the RIKEN BioResource Research Center.
Since it remains unclear why StayGold can both be bright and stay bright under illumination, Miyawaki and his team intend to investigate the mechanism behind this. + Utforska vidare
