荧光探针-超分辨率成像 I 一种用于线粒体动力学长期超分辨率成像的荧光探针

有机材料技术 荧光染料技术
尹教授    2021-01-25    887

研究进展:线粒体通常被认为是细胞的动力来源,是能量产生、细胞呼吸、代谢调节和信号转导的关键细胞器。目前,超分辨率荧光显微镜已经成为研究活细胞线粒体动力学的有力工具。然而,开发一种光稳定和化学稳定,并且可进行线粒体的长期超分辨率成像的探针仍然是一项具有挑战性的工作。

解决方案:作者开发了一种4-氮杂环丁基-萘酰亚胺衍生的SNAP-tag探针AN-BG,萘酰亚胺是传统的环境敏感型双光子荧光团,斯托克斯位移大,亮度适中。氮杂环丁基与萘酰亚胺荧光团以平面构象引入,可有效抑制扭曲的分子内电荷转移,进而有效提高亮度和光稳定性。同时,这种平面化的分子结构有利于形成抑制荧光的J-聚集体(图1

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1:基于聚集-解聚策略和探针AN-BG化学结构的蛋白质荧光标记示意图。

接着,作者进行了线粒体动力学的长期的超分辨成像。如图2所示,线粒体的内膜结构,包括线粒体嵴,用结构照明显微镜准确标记并清晰成像。然后在超分辨率成像下跟踪线粒体的动态行为变化10分钟,观察线粒体的分裂和融合。如图3所示,粉红色箭头标记的分支线粒体连接处逐渐消失。300 s后,线粒体嵴清晰的两条分支完全分离。此外,在同一区域也观察到线粒体融合。如图3所示,由黄色箭头标记的环状线粒体与裂变区一起缓慢融合成线性线粒体。

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2:含AN-BG的海拉细胞的超分辨图像

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3:随着时间的推移线粒体在特定区域内的超分辨成像。

结论:作者报道了一种用于蛋白质标记和免冲洗成像的荧光探针,以实现线粒体和细胞核的超分辨率成像。这种机制也有望应用于更多的染料,产生更多不同颜色的荧光探针,以满足细胞内多种细胞器同时成像的需要。

参考文献Zhaochao Xu et al. An assembly-regulated SNAP-tag fluorogenic probe for long-term super-resolution imaging of mitochondrial dynamics. Biosensors and Bioelectronics2021176, 112886.




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