Технологии фотоактивируемых флуоресцентных белков

Как были найдены первые флуоресцентные белки? Какие существуют разновидности фотоактивации таких белков? Какие задачи в молекулярной биологии решаются с их помощью? Об этом рассказал доктор биологических наук Константин Лукьянов.

Прежде чем говорить о фотоактивируемых флуоресцентных белках, следует сказать несколько слов о том, что такое флуоресцентные белки как таковые, откуда они взялись и зачем они нужны. Первый флуоресцентный белок был найден в морской медузе Aequorea victoria почти 50 лет назад, в 60-х годах. Но в первые 30 лет к этому белку не было особого интереса, пока ученые не нашли соответствующий ген, не клонировали и не поняли, что это совершенно уникальный, удивительный тип белковых молекул.

Дело в том, что в природе существует множество пигментов, как флуоресцентных, так и нефлуоресцентных, многие организмы ярко окрашены. Но во всех этих случаях белковая часть пигмента не поглощает свет. Как известно, белки поглощают только ультрафиолетовые области света и не могут быть видимы глазу. Для пигментов обязательно нужна небелковая часть, которая синтезируется в результате сложного каскада ферментативных реакций, включающих 5–10, а иногда и больше ферментов. Поэтому использовать такие каскады на практике, когда вы хотите окрасить какой-то модельный организм, практически невозможно. Флуоресцентные белки представляют собой совершенно другой тип белковой укладки, семейства. В данном случае хромофор образуется самопроизвольно, путем посттрансляционных модификаций внутренних аминокислот. Таким образом, один белок без участия помощников (других белков и кофакторов из внешней среды) самостоятельно становится флуоресцентным. Это открыло совершенно потрясающие, фантастические возможности мечения живых организмов путем внесения в них одного-единственного гена — гена флуоресцентного белка.

Первый белок был назван green fluorescent protein (GFP). И с тех пор название GFP, GFP-подобные белки, закрепилось в научной и ненаучной литературе. Флуоресцентные белки позже были найдены во многих морских организмах. Это и коралловые полипы — все мы знаем цветовое разнообразие кораллов, некоторые ныряли, некоторые просто видели какие-то фильмы, и вот почти все разнообразие цветов коралловых полипов объясняется присутствием флуоресцентных или окрашенных белков из этого семейства. Некоторые морские рачки окрашены GFP, и даже некоторые низшие хордовые ланцетники несут GFP.

Из всего этого разнообразия был создан прекрасный набор инструментов для молекулярных клеточных биологов, который позволяет отслеживать целевые молекулы или целевые клетки в модельных организмах, которые могут быть помечены генетически. То есть вы должны иметь возможность внести ген флуоресцентного белка в организм и затем следить за клетками или внутри клеток за белками, за тем, как они функционируют. Важно, что в данном случае мы имеем дело с живыми организмами, с живыми клетками, а не с фиксированными препаратами, как было ранее при использовании химических красителей. Обычные флуоресцентные белки позволяют увидеть, где, в какой части клетки находится целевой белок. Но сложно увидеть его динамику: как быстро он двигается, с какой скоростью он синтезируется или, наоборот, распадается. Здесь на помощь приходят фотоактивируемые белки.

Продолжение в источнике - ПостНаука

29 января 2015
|
Автор: Confocal club
Яндекс.Метрика