輕松捕捉細(xì)胞”行蹤”的光轉(zhuǎn)化蛋白KikGR介紹及相關(guān)動(dòng)物模型

在生物科學(xué)的探索之旅中，熒光蛋白以其獨(dú)特的光學(xué)特性，為我們打開了一扇觀察生命奧秘的窗口。近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，新型熒光蛋白如雨后春筍般涌現(xiàn)，其中光轉(zhuǎn)化熒光蛋白更是憑借其獨(dú)特的性能，引領(lǐng)了生物成像技術(shù)的新浪潮。今天，我們將聚焦其中的明星——KikGR，看它如何將細(xì)胞的生命動(dòng)態(tài)，演繹為一幅絢麗的色彩譜系。

1 什么是KikGR？
光轉(zhuǎn)化
熒光蛋白
KikGR（Kikume Green-Red ）是一種光轉(zhuǎn)化熒光蛋白，最初從石珊瑚中克隆而來，具備獨(dú)特的綠色→紅色不可逆光轉(zhuǎn)化特性。通過對感興趣地區(qū)域（ROI）進(jìn)行近紫外光（350 ~ 410 nm）照射，可精準(zhǔn)將綠色熒光標(biāo)記區(qū)域不可逆地轉(zhuǎn)換為紅色，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞遷移、細(xì)胞命運(yùn)追蹤等研究的時(shí)空標(biāo)記。
簡單來說，KikGR就像一個(gè)“變色龍”：
照射前：綠色熒光。
特定光照后：被照區(qū)域由綠變紅，且顏色不可逆。

2 KikGR蛋白優(yōu)勢
光轉(zhuǎn)化
熒光蛋白
除KikGR外，一種在Trachyphyllia geoffroyi 中發(fā)現(xiàn)的天然熒光蛋白Kaede，在照射紫外光時(shí)，其發(fā)射波長也會(huì)從綠色不可逆地變?yōu)榧t色。雖然Kaede具有與KikGR相似的光轉(zhuǎn)化機(jī)制，但KikGR光轉(zhuǎn)化更為高效。

研究表明，KikGR的光轉(zhuǎn)化速度比 Kaede 快大約三倍，并且綠色和紅色熒光的亮度提高了幾倍。此外，KikGR的綠色與紅色發(fā)射峰分離得更開，這種更顯著的紅綠分離極大降低了檢測串?dāng)_，使光轉(zhuǎn)化細(xì)胞的識別更為精準(zhǔn)、高效^[1]。
 

圖1. 用紫光（400 nm）對表達(dá)Kaede或KikGR的HeLa細(xì)胞進(jìn)行光轉(zhuǎn)化。分別在475 nm和550 nm激發(fā)下測量綠色和紅色熒光強(qiáng)度，并隨時(shí)間繪制^[1]。

圖2. 瞬時(shí)轉(zhuǎn)染的 COS7 細(xì)胞中 Kaede和 KikGR的光轉(zhuǎn)化^[2]。

圖3. 在經(jīng)鈦寶石超短脈沖激光（760 nm, 80 MHz）處理后，KikGR光轉(zhuǎn)化現(xiàn)象僅被限制在單個(gè)細(xì)胞內(nèi)^[1]。

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Reference：
[1] Tsutsui H, Karasawa S, Shimizu H, Nukina N, Miyawaki A. Semi-rational engineering of a coral fluorescent protein into an efficient highlighter. EMBO Rep. 2005 Mar;6(3):233-8. doi: 10.1038/sj.embor.7400361. PMID: 15731765; PMCID: PMC1299271.

[2] Nowotschin S, Hadjantonakis AK. Use of KikGR a photoconvertible green-to-red fluorescent protein for cell labeling and lineage analysis in ES cells and mouse embryos. BMC Dev Biol. 2009 Sep 9;9:49. doi: 10.1186/1471-213X-9-49. PMID: 19740427; PMCID: PMC2872819.

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