選擇最好的熒光蛋白-Light Up Your Research-技術前沿-資訊-生物在線

選擇最好的熒光蛋白-Light Up Your Research

作者:上海吉凱基因醫學科技股份有限公司 2019-11-22T14:25 (訪問量:7239)

綠色熒光蛋白于1962年首次在Aequorea victoria(一種隨北美西海岸洋流漂移的水母)中被觀察到。從那時開始,它就成為當代生物科學最重要的工具之一。在GFP的幫助下,研究人員已經發展出多種方法來觀察先前不可見的過程,比如大腦神經細胞的發育和癌細胞如何進行擴散。

2008108日,2008年諾貝爾化學獎揭曉,三位美國科學家:美國Woods Hole海洋生物學實驗室的Osamu Shimomura、哥倫比亞大學的Martin Chalfie和加州大學圣地亞哥分校的Roger Y. Tsien因發現并發展了綠色熒光蛋白(GFP)而獲得該獎項。就讓我們來一起看看熒光蛋白的用途。當然新的應用,新的技術也在不斷發現,比如最近在Cell 發表的Multi-color Single-Molecule Imaging Uncovers Extensive Heterogeneity in mRNA Decoding 文章中的新技術-MoonTag。


熒光蛋白常用用途

(1) Localization:可以放在目的基因的N端,也可以放在目的基因的C端。這樣的構建方式可以幫助我們觀察到目的基因是什么時候開始表達以及在哪里表達;

(2) Transcription reporter:將熒光蛋白放在待研究啟動子的后面,可以很好的觀察或者驗證該啟動子在特定細胞中的啟動活性;

(3) FRET(F?rster Resonance Energy Transfer):用來研究兩個不同的蛋白或者用一個蛋白的兩個不同結構域之間的相互作用關系。通常是使用激發/發射光譜有重疊的兩個熒光蛋白。目前蛋白-蛋白相互作用研究中最廣泛應用的FRET對就是青色熒光蛋白(cyan fluorescent protein, CFP)、黃色熒光蛋白(yellow fluorescent protein, YFP)。

(4) Split EGFPFRET的另一種實現方法,同樣被用來研究蛋白與蛋白的相互作用。具體是將EGFP分割成兩部分,分別融合到兩個蛋白,當兩個蛋白靠近時,EGFP的兩部分蛋白開始折疊,成熟到發光。

(5) Biosensors:用來監測細胞內小生物分子或其他生理過程,比如AAV載體中的鈣指示劑。

(6) Optogenetics:是研究人員使用一種新的光控方法選擇并打開了某種生物的一類細胞。光遺傳技術--21世紀神經科學領域最引人注目的革新,其主要原理是首先采用基因操作技術將光感基因(如ChR2eBRNaHR3.0,ArchOptoXR等)轉入到神經系統中特定類型的細胞中進行特殊離子通道或GPCR的表達。光感離子通道在不同波長的光照刺激下會分別對陽離子或者陰離子的通過產生選擇性,從而造成細胞膜兩邊的膜電位發生變化,達到對細胞選擇性地興奮或者抑制的目的。

(7) Chemogenetics:利用遺傳學原理,以化學小分子為工具解決生物的問題,或通過干擾、調節正常生理過程了解蛋白質的功能。

(8) In Vivo Imaging:活體成像系統成像原理包括生物發光與熒光兩種技術。生物發光是用熒光素酶基因標記DNA,利用其產生的蛋白酶與相應底物發生生化反應產生生物體內的光信號;而熒光技術則采用熒光報告基因(GFPRFP)或熒光染料(包括熒光量子點)等新型納米標記材料進行標記,利用報告基因產生的生物發光、熒光蛋白質或染料產生的熒光就可以形成體內的生物光源。前者是動物體內的自發熒光,不需要激發光源,而后者則需要外界激發光源的激發。

(9) Cell marking/selection:大家做細胞實驗,通常都喜歡質粒帶有熒光標簽比如GFP,有了該熒光標簽可以很方便的判斷質粒的轉染效率。這種情況通常是熒光蛋白由另外一個不同的啟動子控制或者由與目的基因相同的啟動子控制但是通過IRES連接。

(10) FACS:流式細胞分選技術,可以方便的分選出帶有熒光蛋白的細胞,分選出的細胞可以進行培養或其它處理,做更深的研究。

列舉熒光蛋白的部分應用后,相信大家都想在以后的實驗中使用熒光蛋白。但是,如下圖,有太多種熒光蛋白被發現,被改造出來,那具體如何選擇最合適的熒光蛋白進行實驗呢?這里給出需要考慮的8tips。


選擇熒光蛋白建議考慮的參數

(1) 激發波長/發射波長:每一種熒光蛋白都有其獨特的激發波長和發射波長,因此,選擇的熒光蛋白必須是手上系統能夠激發和檢測到。舉例,你的顯微鏡只有兩個激發器,488 nm561 nm,那你就不能夠選擇遠紅外熒光蛋白。又比如當使用不止一個熒光蛋白時,確保他們的發射波長沒有重疊。

(2) 寡聚反應:第一代熒光蛋白易于寡聚化,當和目的基因融合表達是,可能會影響目的基因蛋白的生物學功能。因此建議使用單體的熒光蛋白,比如mCherry

(3) 氧氣:許多熒光蛋白的成熟需要氧氣,特別是衍生自GFP的那些熒光蛋白。如果這些熒光蛋白處于缺氧環境,那可能就觀察不到熒光。

(4) 成熟時間:成熟時間是熒光蛋白正確折疊和產生發色團所需的時間。時間可能是幾分鐘到幾小時,舉例superfolder GFP (sfGFP) mNeonGFP37 °C所需時間小于10min;mCherry 需要大概15 min; TagRFP 需要大概100 minDsRed 大概需要10 hours。

(5) 溫度:溫度會影響熒光蛋白的成熟時間和熒光強度,比如EGFP適合37 °C,所以EGFP最適合哺乳動物或者細菌的研究,而GFPS65T相對適合酵母的研究。

(6) 亮度:熒光蛋白的亮度值由消光系數與量子產率的乘積計算得出。在許多情況下,將熒光蛋白的亮度與EGFP(設定為1)進行比較,有一些熒光蛋白非常暗淡(例如TagRFP657,其具有亮度只有0.1),因此亮度也需要考慮。

(7) 耐光性:長時間暴露在激發光下,熒光分子被漂白(即失去發光的能力)。光穩定性可短至100毫秒(如EBFP)或長達1小時(如mAmetrine1.2)。但是,對于大多數熒光蛋白來說,它只需幾秒鐘到幾分鐘。另外,光穩定性可能也會受實驗參數影響,例如激發光強度,pH或溫度等。

(8) pH穩定性:如果計劃在酸性環境中表達熒光蛋白,則此參數非常重要,一些熒光蛋白具有不同的ex/em光譜(例如mKeima)或在pH變化時熒光強度會發生改變(例如pHluorin,pHTomato)。

吉凱強熒光慢病毒載體已經在多種細胞測試,不論是在腫瘤細胞、神經細胞、干細胞還是其他組織來源的細胞中,表現都超越市場上其他常規載體。效果圖展示(文末更精彩):



吉凱基因強熒光慢病毒載體,Make Your Research Easier。載體信息:

過表達(GV492)Ubi-MCS-3FLAG-CBh-gcGFP-IRES-puromycin

載體詳細信息:

www.genechem.com.cn/index/supports/tool_search.html?keywords=GV492

干擾(GV493)hU6-MCS-CBh-gcGFP-IRES-puromycin

載體詳細信息:

www.genechem.com.cn/index/supports/tool_search.html?keywords=GV493

參考文獻:

Tsien, R. Y. (1998) The Green Fluorescent Protein. Annu. Rev. Biochem. 67, 509-544

上海吉凱基因醫學科技股份有限公司 商家主頁

地 址: 上海市浦東新區張江高科技園區愛迪生路332號

聯系人:

電 話: 4006210302

傳 真:

Email:service@genechem.com.cn

相關咨詢
ADVERTISEMENT