针对此问题,该团队发展了具有“单体—二聚体—聚集体”多体系动态调控的SNAP蛋白标签探针BGAN-Aze,该探针在细胞外形成荧光淬灭的纳米聚集体而具有快速穿透细胞膜和在细胞内广泛分布的能力,在细胞内以单体的形式与目标蛋白共价连接,并伴随荧光的恢复,最终实现细胞内多种细胞器选择性荧光识别与细胞器亚结构的动态超分辨成像。高度平面的萘酰亚胺、苄基与鸟嘌呤能够形成稳定的“卡扣状”荧光淬灭二聚体,大幅降低了荧光成像过程中的背景信号,实现了对SNAP-tag蛋白高的荧光响应倍数(约41倍)。通过质谱、理论计算等,团队验证了体系中二聚体形成的驱动力主要来自于两分子间的范德华力。此外,研究发现BGAN-Aze为不带电荷的中性分子,可保持高度的细胞渗透性与生物相容性,能够实现纳米尺度下对细胞膜、线粒体、细胞核等多种细胞器亚结构的长时间追踪。在已经获得的数据中,典型进展包括丝状伪足的整个生长及相互作用过程,团队进一步揭示了伪足萌芽到成熟过程中每个阶段的速率及时长,丝状伪足的多种形成模式,如融合、分裂、凸起等;监测了线粒体动态行为,揭示了线粒体脊的动态变化,线粒体之间瞬时的相互作用以及线粒体自噬的整个过程;监测了核仁的整个融合过程,揭示了核仁融合的时间速率等。
相关研究成果以“Modulation of Dynamic Aggregation in Fluorogenic SNAP-tag Probes for Long-term Super-resolution Imaging”为题,于近日发表在Aggregate上。该工作的第一作者为我所1818组已毕业博士刘文娟与乔庆龙副研究员,以上研究工作得到国家自然科学基金、所创新基金等项目的资助。(文/图 乔庆龙)
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/agt2.258