SciLifeLab Fellow Simon Elsässer laboratorium vid Karolinska Institutet rapporterar en metod, som tillåter fluorescerande märkning av proteiner med den lilla störningen - en enda aminosyra - som läggs till genetiskt i vardera änden av ett (mikro)protein av intresse. Metoden kallas Single-residue Terminal Labeling (STELLA).

Trettio år sedan, kloningen av det grönt fluorescerande proteinet GFP, tillsammans med genteknikverktyg, revolutionerade området genom att göra det möjligt för forskare att smälta samman en fluorescerande "beacon" till alla proteiner av intresse så att det direkt kan observeras i levande celler med hjälp av fluorescensmikroskopi. Dagens mikroskop uppnår levande avbildning, vid nanometerupplösning, i flerfärgad, tillåta forskare att lösa även de minsta subcellulära strukturerna. Fluorescerande proteiner har dock en begränsning:storleken på den fluorescerande taggen är ofta likvärdig med storleken på ett typiskt veckat protein, vilket lägger till en avsevärd molekylär "last" till proteinet som studeras och potentiellt påverkar dess funktion. Detta kan bli ett särskilt hinder för studiet av mikroproteiner, en nyligen uppskattad klass av proteiner som är mycket mindre än genomsnittet.

I en studie ledd av en postdoktor Lorenzo Lafranchi från Simon Elsässers laboratorium vid Karolinska Institutet SciLifeLab, en metod som rapporterats, som tillåter fluorescerande märkning av proteiner med den lilla störningen - en enda aminosyra - som läggs till genetiskt i vardera änden av ett (mikro)protein av intresse. Metoden kallas Single-residue Terminal Labeling, STELLA. Den är baserad på en syntetisk byggsten (en icke-kanonisk "designer" aminosyra, snarare än en av de 21 kanoniska) som är inkorporerad tillsammans med en större tagg med en teknik som kallas genetisk kodexpansion. Taggen tas sedan snabbt bort av cellen, lämnar en enda terminal designeraminosyra på proteinet av intresse. Designeraminosyran introducerar en kemisk grupp i proteinet som sedan tillåter konjugering med ett litet organiskt fluorescerande färgämne, lyser upp proteinet av intresse inuti den levande cellen. Fördelen jämfört med befintliga märkningstekniker som förlitar sig på expansionen av den genetiska koden, och STELLA kan användas för att märka ändarna av alla proteiner.

Studien, publiceras i Journal of the American Chemical Society , visar användbarheten av STELLA vid fluorescerande märkning av en mängd mänskliga proteiner och mikroproteiner, lokaliserad till olika subcellulära avdelningar och organeller. Utöver cellulära proteiner, Teamet kunde också märka och lokalisera ett antal svårfångade polypeptider som producerats av SARS-CoV2-coronaviruset som orsakar Covid-19.