Fluorescentiebeeldvorming van biologische monsters kan enorm profiteren van een RIKEN-ontdekking van een fluorescerend eiwit dat is afgeleid van een Japanse kwal dat zijn helderheid behoudt, zelfs wanneer het wordt verlicht door fel licht.

Eiwitten die groen licht afgeven wanneer ze worden verlicht, zijn krachtige hulpmiddelen voor het afbeelden van fijne structuren in levende cellen. Onderzoekers kunnen dergelijke fluorescerende eiwitten hechten aan doelstructuren waarin ze geïnteresseerd zijn, die vervolgens oplichten wanneer er blauw licht op schijnt.

Onderzoekers bevinden zich echter in een lastig parket:ze willen zo min mogelijk fluorescerend eiwit gebruiken zodat het de normale cellulaire processen niet verstoort, maar dat vereist het gebruik van sterke verlichting om beelden van hoge kwaliteit te verkrijgen. Het probleem is dat wanneer sterk licht op een fluorescerend eiwit schijnt, de helderheid ervan snel afneemt als gevolg van een proces dat bekend staat als fotobleken. Om de zaken nog ingewikkelder te maken, is er een wisselwerking tussen helderheid en fotostabiliteit:het verhogen van de ene zal bijna onvermijdelijk de andere verminderen.

Nu hebben Atsushi Miyawaki van het RIKEN Center for Brain Science en zijn collega's een fluorescerend eiwit ontdekt dat deze wisselwerking negeert:het biedt zowel een hoge helderheid als ruwweg tien keer meer fotostabiel dan de beste commerciële fluorescerende eiwitten.

Het fluorescerende eiwit, met de toepasselijke naam StayGold, is afgeleid van een natuurlijk voorkomend fluorescerend eiwit dat voorkomt in Cytaeis uchidae, een kleine kwal die voor de kust van Japan wordt gevonden.

There was an element of serendipity in the discovery. "We noticed that the fluorescent protein from the jellyfish was photostable but very dim. And I wasn't optimistic about making the protein brighter while keeping that photostability, because I simply believed the tradeoff," recalls Miyawaki. "However, to our surprise, we were able to increase both the protein's photostability and its brightness. So could have our cake and eat it too."

The team demonstrated the usefulness of StayGold by using it to image the endoplasmic reticulum network and mitochondria in cells with enhanced spatiotemporal resolution and length of observation. They also used it to image the spike protein of SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, in infected cells.

The intense interest generated by the study is reflected in the fact that it has been accessed more than 44,000 times since publication in Nature Biotechnology in late April. Researchers wanting to try the protein can obtain it from the RIKEN BioResource Research Center.

Since it remains unclear why StayGold can both be bright and stay bright under illumination, Miyawaki and his team intend to investigate the mechanism behind this. + Verder verkennen

Bright red fluorescent protein created