双马来酰亚胺BODIPY荧光探针用于蛋白质特异性标记研究进展
用荧光探针对特定的靶蛋白(POI)进行标记已经成为研究蛋白表达、定位和转运的主要方式之一。然而,中用标签的荧光检测器普遍是“always-on”型的,这限制了其广泛应用。因此,设计构思炼制”turn-on”型荧光探针用于特定蛋白的标记已成为一个研究热点。

近日,加拿大渥太华大学的Jeffrey W. Keillor教授课题组设计合成了双马来酰亚胺荧光团4(称之为YC23),该分子以氟硼二吡咯(BODIPY)为基本骨架,连接上双马来酰亚胺后,其光引诱电子设备变动(PET)的特性使得BODIPY发生荧光淬灭。只有当特定蛋白的巯基与马来酰亚胺发生加成反应后,BODIPY的荧光才能恢复(图1)。作者还将该分子应用于细胞裂解液和哺乳动物中特定蛋白的荧光标记。相关成果以“A green BODIPY-based, super-fluorogenic, protein-specific labelling agent”为题发表在Angew. Chem. Int. Ed.上(DOI: 10.1002/anie.201805482)。

作者选择了麦芽糖结合蛋白(MBP)作为测试蛋白,并将可隐性基因项目编码的肽元素dC10α标上在C末端得到MBP-dC10α。接着,作者对MBP-dC10α与YC23的反应进行了研究,结果表明:在与测试蛋白反应之前, YC23显示出可忽略的背景荧光(图2,x轴上的黑线)。随着MBP-dC10α下载量的增加,YC23的荧光强度**增加(图2)。

随后,作者对25 µM MBP-dC10α与25 µM YC23反应的动力学进行评估,探究其两次加成反应所拟合的变量实体模型,结果发现,其主要与二阶模型相匹配,速率常数为868±118 M-1min-1(图3)。

图3. 定量YC23与降钙素原检测MBP-dC10α反应后的荧光强度随时间变化的拟合图
现在来,只为探究式MBP-dC10α与YC23相结合的选取性,著者在日常细菌裂解液当中YC23标志MBP-dC10α,并将温度因素升至95 ℃且达到15 min,再进行聚丙稀酰胺疑胶电泳(SDS-PAGE)定量分析。結果体现 ,被记号符号的检查淀粉酶质不断维持其清亮的荧光,和在转化状况下也要这样(图4B)。在细胞膜裂解液的复杂的微生物饱和溶液物中,低至10 μM的YC23无不可视地记号符号检查淀粉酶质。图4A与4B的比結果体现了了YC23记号符号的采用性,只有目标蛋白被明确标记并发出强烈的荧光。

图4. MBP-dC10α与YC23结合的选择性分析
在菌裂解液中探究性了YC23的抉择性后,小说笔者又分析了其在蒲乳期软体动物血細胞中的相关性状。小说笔者抉择了只都存在于血細胞核中的组血清H2B为相关蛋白质,并将dC10α记号在它的C端部,随即,用能展现对应蛋白酶的质粒转染Hela组织,将YC23与Hela上皮细胞统一孵育。后果感觉,YC23的荧光只存在于细胞核中,证明了其在哺乳动物细胞中具有较好的选择性(图5)。

图5. Hela肿瘤细胞的核蛋白标上显像
总结:作者开发了一种用于蛋白标记的新型双马来酰亚胺BODIPY荧光探针,在细菌裂解液和哺乳动物细胞中均能标记特定的蛋白,且具有较高的选择性和稳定性,这对于探究蛋白的表达、品牌定位和运送有着重要的应用价值。


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