Fotoestabilidad de un mutante de cisteína de StayGold dirigido a la luz del RE. Las células HeLa que expresan er-(n2)oxStayGold(c4) o er-oxGFP se sometieron a imágenes en vivo continuas. La comparación se hizo lado a lado. Barras de escala, 10 μm. a, iluminación WF (lámpara de arco) con un valor de irradiancia de 0,21 W cm −2 . b, Iluminación confocal de disco giratorio con un valor de irradiancia de 3,5 W cm −2 . a,b, Se muestran la primera y la última imagen (arriba). Las intensidades de fluorescencia promediadas de las células individuales se representan frente al tiempo (abajo). c, Imágenes volumétricas 3D-SIM con un valor de irradiancia de 2,4 W cm −2 . Colección repetitiva de una pila 3D de 56 imágenes 3D-SIM. Imágenes 3D-SIM sin procesar y reconstruidas del plano 51 (izquierda) o 48 (derecha) en las series z 1 y 2. Se representan las intensidades de fluorescencia promediadas de las células individuales (abajo). Crédito:Biotecnología natural (2022). DOI:10.1038/s41587-022-01278-2
Las imágenes de fluorescencia de muestras biológicas se beneficiarán enormemente del descubrimiento de RIKEN de una proteína fluorescente derivada de una medusa japonesa que mantiene su brillo incluso cuando está iluminada por una luz intensa.
Las proteínas que emiten luz verde cuando se iluminan son herramientas poderosas para obtener imágenes de estructuras finas dentro de las células vivas. Los investigadores pueden unir dichas proteínas fluorescentes a las estructuras objetivo que les interesen, que luego se iluminan cuando se les ilumina con luz azul.
Sin embargo, los investigadores se encuentran en un aprieto:quieren usar la menor cantidad posible de proteína fluorescente para que no interfiera con los procesos celulares normales, pero eso requiere el uso de una iluminación fuerte para obtener imágenes de alta calidad. El problema es que cuando se proyecta una luz fuerte sobre una proteína fluorescente, su brillo disminuye rápidamente debido a un proceso conocido como fotoblanqueo. Para complicar las cosas, existe una relación de compensación entre el brillo y la fotoestabilidad:aumentar uno reducirá casi inevitablemente el otro.
Ahora, Atsushi Miyawaki del Centro RIKEN para la Ciencia del Cerebro y sus compañeros de trabajo han descubierto una proteína fluorescente que se burla de esta relación de compensación:ofrece un alto brillo y es aproximadamente diez veces más fotoestable que las mejores proteínas fluorescentes comerciales.
Apropiadamente llamada StayGold, la proteína fluorescente se deriva de una proteína fluorescente natural que se encuentra en Cytaeis uchidae, una medusa diminuta que se encuentra frente a las costas de Japón.
Hubo un elemento de casualidad en el descubrimiento. "We noticed that the fluorescent protein from the jellyfish was photostable but very dim. And I wasn't optimistic about making the protein brighter while keeping that photostability, because I simply believed the tradeoff," recalls Miyawaki. "However, to our surprise, we were able to increase both the protein's photostability and its brightness. So could have our cake and eat it too."
The team demonstrated the usefulness of StayGold by using it to image the endoplasmic reticulum network and mitochondria in cells with enhanced spatiotemporal resolution and length of observation. They also used it to image the spike protein of SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, in infected cells.
The intense interest generated by the study is reflected in the fact that it has been accessed more than 44,000 times since publication in Nature Biotechnology in late April. Researchers wanting to try the protein can obtain it from the RIKEN BioResource Research Center.
Since it remains unclear why StayGold can both be bright and stay bright under illumination, Miyawaki and his team intend to investigate the mechanism behind this. Bright red fluorescent protein created
