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Kaede

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Kaede,一种光激活荧光蛋白质英语Photoactivatable fluorescent protein,起源于自然状态的石珊瑚目蜿蜒曲纹珊瑚(Trachyphyllia geoffroyi)。Kaede 在日语中意为枫叶。当被紫外光辐照(350-400nm)时,kaede会有从绿色荧光到红色荧光的不可逆光转换。它是116 kDa 的人四聚物蛋白质。据推断作为其主要结构的四聚物结构仅28 kDa。这种四聚体化可能导致kaede结合到其他蛋白质时形成聚合物的可能性较低。

发现

kaede的光转换荧光特性于偶然得知,首先由Ando et al.在美国国家科学院[1]刊物报道。放置于工作台并曝光时,kaede的一部分发现发射红色荧光。随后证实表明kaede初始发射绿色荧光,曝于紫外光后即光转换,发射红色荧光,因此命名为kaede。

应用

像所有其他荧光蛋白,kaede可作为基因表达的局部光标记物和细胞行为研究的蛋白质标记物[2]。 很有用的一种应用是神经元的视觉呈现。由于长而薄的突起互相纠缠在一起,单独的神经元轮廓难于刻画出来。 kaede发现后,用来呈现单个神经元的形态很有用。神经元转染kaede cDNA后,用紫外光辐照,光转换后的红色荧光态的kaede自由散布于不包括核区的细胞,延伸到树突轴突区域,这种技术帮助解决了基于高密度培养神经细胞复杂网络的问题[3]。 紫外光引起荧光色改变,即使只有一部分kaede光转换了,标记细胞和亚细胞结构仍有效。

优点

光转换后,kaede发射明亮而稳定的红色荧光,并可在有氧条件下持续数月。红色荧光态相较于绿色更亮更稳定,未光转换的绿态发射红色荧光强度非常低。 相较于其他光转换之前的蛋白质,kaede发射明亮得多的绿色荧光。 kaede的转换光和激发光可完全区分。

限制

虽kaede光转换之前后发射红-绿荧光强倍率是2000,在多标记方面同时利用红绿荧光亦可引起问题。kaede四聚物化可能干扰标记蛋白的定位和追踪。这些限制了kaede用作蛋白标记物。

参考

  1. Ando, R., Hama, H., Hino, M.K., Mizuno, H., and Miyawaki, A. (2002). An optical marker based on the UV-induced green-to-red photoconversion of a fluorescent protein. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (20), 12651-6.
  2. Mizuno, H., Mal, T.K., Tong, K.I., Ando, R., Furuta, T., Ikura, M., and Miyawaki, A. (2003). Photo-Induced Peptide Cleavage in the Green-to-Red Conversion of a Fluorescent Protein. Cell Press 12 (4), 1051-8.
  3. Schwartz, J.L., Bonnet, N.A., and Patterson, G.H. Photobleaching and photoactivation:following protein dynamics in living cells.
  4. Mutoh, T., Miyata, T., Kashiwagi, S., Miyawaki, A., and Ogawa, M. (2006). Dynamic behavior of individual cells in developing organotypic brain slices revealed by the photoconvertable protein Kaede. Experimental Neurology 200 (2), 430-7.
  5. Tomura, M., Yoshida, N., Tanaka, J., Karasawa, S., Miwa, Y., Miyawaki, A., and Kanagawa, O. (2008). Monitoring cellular movement in vivo with photoconvertible fluorescence protein “Kaede” transgenic mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (31), 10871-6.
  6. Dittrich, P.S., Scha, S.P. and Schwille, P. (2005). Characterization of the Photoconversion on Reaction of the Fluorescent Protein Kaede on the Single-Molecule Level. Biophysical Journal 89, 3446-55.
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