研究进展

新闻类别:研究进展
2018-08-22

基于单分子拉曼标记和非天然氨基酸的蛋白特异性成像

    最近,来自华中科技大学武汉光电国家研究中心的王平教授课题组提出了一种基于单分子拉曼标记和非天然氨基酸的蛋白特异性成像方法,该研究成果“Small Unnatural Amino Acid Carried Raman Tag for Molecular Imaging of Genetically Targeted Proteins”于2018年8月20日在线发表在《The Journal of Physical Chemistry Letters》上。

    拉曼技术在生物成像中的应用已有几十年的历史。然而,拉曼探针及其拉曼显微成像目前仅局限于对代谢产物或细胞器的成像,对感兴趣的蛋白成像缺乏遗传特异性,严重阻碍了其应用。王平教授课题组提出基于拉曼光谱的蛋白成像方法,该方法用一个非天然氨基酸标记特定的蛋白质,然后用苯环增强拉曼标签与其反应,达到标记蛋白的目的。课题组研究人员通过质粒在HeLa细胞中分别表达外源融合蛋白Histone3.3-EGFP、内质网蛋白EGFP-Sec61β和亨廷顿氏舞蹈证致病蛋白Htt74Q-EGFP,并分别进行了SRS成像。这种小的、稳定的、灵敏的、窄带的遗传编码拉曼标签让实现特定蛋白质的SRS或拉曼成像向前迈出了关键一步,并可能在未来进一步促进基于拉曼光谱的超多路显微定量成像。

    针对拉曼显微成像对蛋白质无特异性的劣势,通过建立遗传密码子扩充技术,将带有拉曼特征峰的小分子掺入到感兴趣的特定蛋白质上,实现了对特定蛋白的成像,为受激拉曼显微成像提供了新思路。通过基因编码靶向的拉曼探针具有蛋白特异性、分子量小、信号强、拉曼光谱窄、光稳定性强等诸多优点和特性,有望在今后的研究和生物医学应用中取代传统的荧光标记和成像方法。

    该研究工作得到了国家重点研发计划(2016YFA0201403), 国家自然科学基金委面上项目(61675075)、创新群体项目(61421064),青年千人计划,武汉光电国家研究中心主任基金,湖北省自然科学基金(2017CFB591)的大力支持。

Figure 1. Incorporation of a Raman tag via genetic code expansion and hyperspectral SRS microscopy.

Figure 2. Genetic incorporation of enhanced Raman tag 2 by click chemistry.

全文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.jpclett.8b01991