深圳先進(jìn)院在微生物細(xì)胞體內(nèi)實(shí)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(xué)的研究,應(yīng)用熒光蛋白可以觀測到細(xì)胞內(nèi)部的活動,例如熒光蛋白可以標(biāo)記特定的蛋白,也可以作為報(bào)告探針用于檢測特定基因的活性。熒光蛋白的開發(fā)和進(jìn)化使其光譜得到了全面的擴(kuò)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(shí)現(xiàn)雙色標(biāo)記或檢測。例如紅色與綠色熒光蛋白同時使用,或者藍(lán)色與黃色熒光蛋白同時使用,但很難實(shí)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(shí)際上,針對絕大多數(shù)的信號傳導(dǎo)系統(tǒng),研究人員迫切需要選取多種熒光蛋白以實(shí)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(dǎo)致不同熒光信號之間相互干擾,使信號失真,進(jìn)而無法得到可靠的數(shù)據(jù)。 針對以上問題,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成所金帆團(tuán)隊(duì)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(xué)工具盒和多種熒光信號的精準(zhǔn)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(shí)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(xì)胞內(nèi)的濃度,用蛋白濃度信息來表征表達(dá)水平,可實(shí)現(xiàn)從不同熒光蛋白貢獻(xiàn)的混合熒光信號中對特定信號的精準(zhǔn)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(dú)立,并且不依賴于拍攝參數(shù)和設(shè)備,可以進(jìn)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(jìn)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。 |