基因编码的Frankenbody点亮了活细胞成像

科罗拉多州立大学和东京工业大学的科学家将互补决定区(CDR)和单链可变片段(scFv)支架拼接在一起，建立了所谓的法兰基体。该杂种产生物可以结合共同的表位标签，即线性HA表位标签。最值得注意的是，它可以在生物系统中起作用，可以为各种蛋白质添加独特的标记。在最近的一项研究中，它使带有HA标签的核蛋白，细胞质蛋白，膜蛋白和线粒体蛋白的多色可视化成为可能。

数十年来，科学家巧妙地利用了天然抗体的选择性标签来设计基于抗体的探针，这些探针可用于纯化和研究细胞内不同类型的蛋白质。表皮标记是一种经过实践检验的真正技术，涉及将表位融合到目标蛋白质上，并使用荧光标记的抗体使这些蛋白质可见，但很少在固定的死细胞中出现。

现在，跨学科的研究人员开发了一种新方法。一些研究人员来自科罗拉多州立大学的蒂姆·斯塔斯维奇(Tim Stasevich)领导的实验室。其他则是由东京工业大学的木村浩志领导的实验室进行的。他们共同开发了一种基因编码的探针，专门设计用于在活细胞中工作。

详细信息出现在7月3日的《自然通讯》杂志上，题为“ 一种遗传编码的探针，可在体内对新生和成熟的带有HA标签的蛋白质进行成像。”

文章的作者写道：“ [我们使用HA弗兰肯德犬[追踪] U2OS细胞中单个带有HA标签的组蛋白，以及U2OS细胞和神经元中单个mRNA的翻译动力学。” “与SunTag一起，我们还同时跟踪了两个mRNA种类，以证明现在仅通过基因编码工具即可完成比较的单分子翻译研究。最后，我们使用HA Frankenbody精确定量了发育中的斑马鱼胚胎中带有HA标签的蛋白的表达。”

就像缝合人体的新肢体一样，科学家们采用了正常抗体的结合区域，即“粘性部分”，并将它们移植到了在活细胞中保持稳定但仍保留抗体特异性的不同支架上。

Stasevich说：“我们对细胞内抗体感兴趣，因为您可以将它们用作活细胞中的成像试剂。” “您不需要绿色荧光蛋白之类的标签，因为相反，您拥有的这种荧光抗体将与您要可视化的蛋白结合。”

新的探针将是绿色荧光蛋白的有用补充，绿色荧光蛋白是一种广泛的生物化学工具，是诺贝尔奖的主题，该奖涉及将发光的绿色标签遗传融合到目标蛋白上。但是，GFP受其相对较大的尺寸和发荧光时间的限制。使用CSU研究人员的新探针，标签更小且发出荧光的速度更快，因此可以实时捕获目标蛋白质的“诞生”。

为了使他们的工具立即可用，科学家设计了与经典HA标签配合使用的探头。HA是一种广泛使用的小型线性表位标签，其源自人类流感病毒蛋白血凝素的一部分。

Stasevich说：“最长时间以来，人们一直在观察固定的，死细胞中带有HA标签的蛋白质。” “现在我们可以对活细胞中这些蛋白质的动力学进行成像。”

Stasevich实验室的科学家对研究RNA翻译特别感兴趣，他们计划使用新系统更轻松地设计新的RNA成像实验。

根据Stasevich实验室的博士后研究，也是本研究的第一作者Ning Zhao所说，HA标签很小(只有9个氨基酸的链)，并且该探针是通过基因编码的，可以很容易地转移到细胞中。这与传统的抗体相反，传统的抗体在实验室中的单价为数百美元，批次间存在差异，并且难以进入细胞。因此，来自Stasevich团队的新探针为蛋白质和RNA翻译成像提供了一种低成本解决方案。

Stasevich指出：“我们正在开发几种新的成像试剂，这些都是成功的基础。” “所以，我看到了伟大的事情。”

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