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Nat Com:北大在在亚衍射细胞空间实现蛋白质相互作用的观察和追踪

摘要 : 北京大学生命科学学院孙育杰课题组报道了其最新研发的观测蛋白相互作用的成像技术双分子荧光互补-光激活定位显微术(BiFC-PALM)及其在揭示蛋白-蛋白相互作用在亚衍射细胞空间分布和运动规律方面的应用。相关文章发表于近期的《Nature Communications》杂志上。
Nat Com:北大在在亚衍射细胞空间实现蛋白质相互作用的观察和追踪

直接观测活细胞内蛋白-蛋白相互作用极其重要但技术方面却非常困难,这主要是由于没有相互作用的蛋白会带来极强的背景干扰。超分辨成像虽然突破了衍射极限,但是双色超分辨成像依然受此干扰的制约而不能准确识别分子间相互作用以及其动态过程的追踪。

该研究团队报道了一种结合双分子荧光互补(BiFC)和光激活定位成像(PALM)的方法。该方法借助由特异的蛋白相互作用互补形成的光转换荧光蛋白mEos 3.2,通过光激活定位成像实现了活细胞内特异的超高分辨蛋白-蛋白相互作用的观察,将空间分辨率由传统荧光成像的200纳米左右推进到了约25纳米,并且实现了单蛋白对的实时追踪并达到了20毫秒的时间分辨率。

该课题组应用此方法研究大肠杆菌内高丰度蛋白细菌骨架蛋白MreB和翻译延伸因子EF-Tu的相互作用并观察到了极为有趣的依赖于亚细胞定位的运动模式。揭示了MreB–EFTu互作在细菌形态维持方面的重要作用。这也是第一次实现在亚衍射极限内观察高密度的蛋白-蛋白相互作用。

该方法无论是在研究蛋白-蛋白相互作用方面还是超分辨成像方面都具有非常好的原创性,并为此方向相关研究提供了极大的便利。

论文的第一作者是生命科学学院生物动态光学成像中心博士研究生刘振,论文的通讯作者是生命科学学院生物动态光学成像中心研究员孙育杰。该工作得到了国家自然科学基金和青年千人计划项目的资助。

原文摘要:

Super-resolution imaging and tracking of protein–protein interactions in sub-diffraction cellular space

Zhen Liu, Dong Xing, Qian Peter Su, Yun Zhu, Jiamei Zhang, Xinyu Kong, Boxin Xue, Sheng Wang, Hao Sun, Yile Tao & Yujie Sun

Imaging the location and dynamics of individual interacting protein pairs is essential but often difficult because of the fluorescent background from other paired and non-paired molecules, particularly in the sub-diffraction cellular space. Here we develop a new method combining bimolecular fluorescence complementation and photoactivated localization microscopy for super-resolution imaging and single-molecule tracking of specific protein–protein interactions. The method is used to study the interaction of two abundant proteins, ​MreB and EF-Tu, in Escherichia coli cells. The super-resolution imaging shows interesting distribution and domain sizes of interacting ​MreB–EF-Tu pairs as a subpopulation of total EF-Tu. The single-molecule tracking of ​MreB, EF-Tu and ​MreB–EF-Tu pairs reveals intriguing localization-dependent heterogonous dynamics and provides valuable insights to understanding the roles of ​MreB–EF-Tu interactions.

来源: 北京大学 浏览次数:173

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