深圳先進院在微生物細胞體內(nèi)實現(xiàn)多色熒光信號的同時成像
熒光蛋白的發(fā)現(xiàn)革新了生命科學的研究,應(yīng)用熒光蛋白可以觀測到細胞內(nèi)部的活動,例如熒光蛋白可以標記特定的蛋白,也可以作為報告探針用于檢測特定基因的活性。熒光蛋白的開發(fā)和進化使其光譜得到了全面的擴展,也使得多個熒光蛋白的同時使用成為可能。 目前,多色成像較多局限于兩個熒光蛋白的同時使用。通常是選取兩種光譜相差很大的熒光蛋白,以實現(xiàn)雙色標記或檢測。例如紅色與綠色熒光蛋白同時使用,或者藍色與黃色熒光蛋白同時使用,但很難實現(xiàn)三種及以上熒光蛋白的同時使用。絕大多數(shù)熒光蛋白的激發(fā)和吸收光譜都很寬,光譜重疊不可避免,這也是限制多色熒光蛋白同時使用的主要原因。實際上,針對絕大多數(shù)的信號傳導系統(tǒng),研究人員迫切需要選取多種熒光蛋白以實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)上下游多個信號(大于2個)的同時檢測,但光譜重疊會不可避免地導致不同熒光信號之間相互干擾,使信號失真,進而無法得到可靠的數(shù)據(jù)。 針對以上問題,中國科學院深圳先進技術(shù)研究院合成所金帆團隊提供了一套完整的多色熒光蛋白同時使用的解決方案,包括多色熒光系統(tǒng)的分子生物學工具盒和多種熒光信號的精準分離算法。工具盒包含啟動子模塊、熒光蛋白模塊和載體模塊3部分,可實現(xiàn)1-4色熒光克隆質(zhì)粒的一步組裝構(gòu)建。而分離算法通過線性解方程組解出每種熒光蛋白在微生物細胞內(nèi)的濃度,用蛋白濃度信息來表征表達水平,可實現(xiàn)從不同熒光蛋白貢獻的混合熒光信號中對特定信號的精準分離。通過上述方案可以快速、方便地構(gòu)建多色熒光質(zhì)粒,重要的是,該算法分析獲得的蛋白濃度信息相互獨立,并且不依賴于拍攝參數(shù)和設(shè)備,可以進行不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)比較。此方案不僅提供了多色熒光成像的技術(shù)方法,而且其應(yīng)用將會極大地促進研究人員對自然或合成基因網(wǎng)絡(luò)中各個基因之間相互關(guān)系的相關(guān)研究。 |