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,于标记图片的荧光电极大部分是“always-on”型的,这限制了其广泛应用。因此,设汁合成视频”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(又叫做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,其光介导智能电子传递(PET)的特性引致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,并将可隐性基因简码的肽标示dC10α标记符号在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融入量的增加,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涵数仿真模型,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与定量分析MBP-dC10α反应后的荧光强度随时间变化的拟合图
接下去来,为了让探究性MBP-dC10α与YC23结合实际的首选性,编辑在革兰氏阴性菌裂解液上用YC23符号MBP-dC10α,并将环境温度升至95 ℃且达到15 min,再开展PP酰胺凝胶的作用电泳(SDS-PAGE)进行分析。结论显现,被标注的测试仪方法淀粉酶始终做到做到其简约明亮的荧光,还在转性条件下可以这些(图4B)。在細胞裂解液的多样化生物技术混和物中,低至10 μM的YC23所以可视地标注测试仪方法淀粉酶。图4A与4B的较结论阐述了YC23标注的选取性,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
在螨虫裂解液中探究式了YC23的抉择性后,编辑又科学研究了其在乳期昆虫内部中的相应的性能特点。编辑抉择了只有着于内部核中的组蛋白质H2B为某些血清,并将dC10α标识在它的C终端,随后不久,用能表现有关系蛋清的质粒转染Hela生殖细胞,将YC23与Hela细胞核各自孵育。没想到察觉到,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神经细胞的蛋清标识三维成像
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、位置和轉運体现了重要的应用价值。