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研究人员开发出用于SR成像的新单体荧光蛋白

为了理解细胞,有必要使用不会对其产生不利影响的技术,在空间和时间上以高分辨率研究其动力学。最近开发的超分辨率(SR)显微镜打破了衍射极限并提供了必要的空间分辨率,但通常以成像速度慢和过度损坏为代价。应用可逆的可切换荧光蛋白(RSFP)大大降低了照明强度,因此在使用基于饱和耗尽的SR技术(如非线性结构照明显微镜(SD NL-SIM)或可逆饱和光学荧光转换(RESOLFT))时可实现活细胞SR成像显微镜。

研究人员开发出用于SR成像的新单体荧光蛋白

然而,活细胞SR中的一个主要挑战是缺乏最佳荧光探针。现有的可切换荧光蛋白Dronpa和rsEGFP的固有光学性质 - 包括少量的开关周期,低荧光信号和差的对比度 - 使得难以在活细胞SR成像中实现期望的分辨率。

为了解决这个问题,中国科学院生物物理研究所(IBP)的徐平勇教授最近开发了一种新型单体RSFP Skylan-NS(用于非线性结构照明的天灯)。

徐教授与HHIM的研究员和诺贝尔奖获得者Eric Betzig合作,以及Betzig博士(现为IBP教授)前博士后研究员李东将Skylan-NS应用于他们之前开发的SR成像技术,模式激活非线性SIM(PA NL-SIM)。

PA NL-SIM与其他SR模式下分辨率低于100 nm的无创活细胞成像更加兼容。该技术使用特定的RSFP,但是没有对枚举,测量和比较强烈影响其对PA NL-SIM的适用性的特性。

在他们的研究中,研究人员通过评估Skylan-NS对另外两种RSFP(即rsEGFP2和Dronpa)的光物理特性进行了这样的比较,这些RSFP分别已经用于RESOLFT和SD NL-SIM的SR成像模式。

他们通过比较应用于PA NL-SIM的所有三种RSFP的成像性能,进一步证明了Skylan-NS对PA NL-SIM的优越性。他们首次实现了低能量(100 W / cm2),高采样速度(亚秒级别),高分辨率(~60 nm)和长期(~30时间点)超分辨率在活细胞中成像。由于其在光稳定性,循环次数和信噪比方面的优越性,Skylan-NS是适用于活细胞SR成像的最佳荧光蛋白之一。

这项名为“高度可光稳定,可逆光活性荧光蛋白,具有高对比度的活细胞超分辨率显微镜” 的研究于2016年8月23日在线发表在美国国家科学院院刊上。荧光蛋白Skylan-NS使活细胞超分辨率显微镜的速度,持续时间和非侵入性的实质性改进。

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