Photostabilité d'un mutant de cystéine de StayGold ciblé sur la lumière du RE. Les cellules HeLa exprimant er-(n2)oxStayGold(c4) ou er-oxGFP ont été soumises à une imagerie continue en direct. La comparaison a été faite côte à côte. Barres d'échelle, 10 μm. a, éclairage WF (lampe à arc) avec une valeur d'irradiance de 0,21 W cm −2 . b, éclairage confocal de disque tournant avec une valeur d'éclairement énergétique de 3,5 W cm −2 . a,b, La première et la dernière image sont affichées (en haut). Les intensités moyennes de fluorescence des cellules individuelles sont tracées en fonction du temps (en bas). c, Imagerie 3D-SIM volumétrique avec une valeur d'éclairement énergétique de 2,4 W cm −2 . Collection répétitive d'une pile 3D de 56 images 3D-SIM. Images 3D-SIM brutes et reconstruites du 51e (gauche) ou 48e (droite) plan dans les séries z 1 et 2. Les intensités de fluorescence moyennes des cellules individuelles sont tracées (en bas). Crédit :Biotechnologie de la nature (2022). DOI :10.1038/s41587-022-01278-2
L'imagerie par fluorescence d'échantillons biologiques devrait grandement bénéficier d'une découverte RIKEN d'une protéine fluorescente dérivée d'une méduse japonaise qui conserve sa luminosité même lorsqu'elle est éclairée par une forte lumière.
Les protéines qui émettent une lumière verte lorsqu'elles sont éclairées sont des outils puissants pour l'imagerie des structures fines dans les cellules vivantes. Les chercheurs peuvent attacher ces protéines fluorescentes aux structures cibles qui les intéressent, qui s'allument ensuite lorsque la lumière bleue les éclaire.
Cependant, les chercheurs se retrouvent dans une impasse - ils veulent utiliser le moins de protéines fluorescentes possible afin qu'elles n'interfèrent pas avec les processus cellulaires normaux, mais cela nécessite d'utiliser un éclairage puissant afin d'obtenir des images de haute qualité. Le problème est que lorsqu'une forte lumière éclaire une protéine fluorescente, sa luminosité diminue rapidement en raison d'un processus connu sous le nom de photoblanchiment. Pour compliquer les choses, il existe une relation de compromis entre la luminosité et la photostabilité :augmenter l'une réduira presque inévitablement l'autre.
Maintenant, Atsushi Miyawaki du RIKEN Center for Brain Science et ses collègues ont découvert une protéine fluorescente qui fait fi de cette relation de compromis :elle offre à la fois une luminosité élevée tout en étant environ dix fois plus photostable que les meilleures protéines fluorescentes commerciales.
Nommée à juste titre StayGold, la protéine fluorescente est dérivée d'une protéine fluorescente naturelle trouvée dans Cytaeis uchidae, une minuscule méduse trouvée au large des côtes du Japon.
Il y avait un élément de sérendipité dans la découverte. "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
