荧光蛋白是一种常用的报告蛋白,能在特定波长激发光作用下,发出相应的荧光信号。利用分子生物学方法将荧光蛋白与外泌体膜上的标记蛋白,如CD63、CD9、CD81等融合表达可以跟踪外泌体从供体到受体细胞的轨迹。通过监测膜蛋白的荧光,亦可实现活体培养物中外泌体转移的可视化观察。常用的荧光蛋白有绿色荧光蛋白GFP和红色荧光蛋白RFP等。
如何选择荧光蛋白
激发峰/发射峰
每种荧光蛋白都有其独特的激发波长和发射波长。故而,选择荧光蛋白必须是所用成像系统能够激发和检测到的。
对于单色实验,绿色荧光蛋白是常用的,选择两种或以上荧光蛋白进行多色成像时,建议激发和峰值发射波长均相隔50-60nm以上。
对于两种颜色, EGFP+mCherry几乎在所有荧光显微镜和流式细胞仪上都能正常工作;对于三种颜色,蓝色、绿色和红色荧光蛋白组合或青色、黄色和红色组合可以很好的一起配合工作。
荧光蛋白应用于活体成像实验时,尽量选择红色或近红外的荧光蛋白,这类荧光蛋白的发射波长较长,具有好的组织穿透能力。
PK值
每个荧光蛋白都有其合适的pH值,即在一定的pH值下,荧光强度高。有的荧光蛋白适合在酸性环境下使用,相反有的适合在碱性环境下使用,因此在选择荧光蛋白时需要考虑荧光蛋白的PK值。
在细胞内,大多数细胞器内及细胞质的pH值都在7.0左右,然而溶酶体内的 pH 值就比较低,mCherry的PK值比较低,可以用于标记溶酶体内的蛋白。
在选择荧光蛋白时,要考虑目标蛋白定位环境的pH值,再考虑使用相应 PK值的荧光蛋白。
单体性质
将荧光蛋白与目标蛋白进行融合表达,直接地追踪目标蛋白或是定位目标蛋白,多聚体可能会影响融合蛋白的生物学功能或定位,应尽量选择单体。
光稳定性
荧光蛋白在发光的同时会被漂白,逐渐失去发光能力,因此想获得更多的信息,就需要荧光的光稳定性好。在普通的荧光成像中,对荧光蛋白的光稳定性要求并不是很高,比如激光共聚焦显微镜成像时,荧光信号的稳定性只需要能保证采集的完整的一张图即可。而在超分辨荧光成像中,对荧光蛋白的光稳定性要求比较高。
成熟时间
荧光蛋白在发光之前需要经历转录、翻译、折叠等步骤,其中折叠过程占据了大部分时间,此过程被称之为成熟时间。成熟时间较长的荧光蛋白不适合标记短寿命的蛋白,因为可能目标蛋白开始降解时,荧光蛋白还没有发光,导致无法追踪及定位目标蛋白。因此在选择荧光蛋白时,需要考虑其成熟时间。
融合位置
荧光蛋白的融合位置(N 端或C端)主要取决于目的蛋白折叠过程中,荧光蛋白所在的那一端有没有参与蛋白质的折叠。如果标记的目的蛋白是一个新的蛋白,可分别进行N端和C端融合表达,以此来进行选择最后的融合位置。
最后,还有一条就是亮度,荧光蛋白亮度值由消光系数与量子产率的乘积计算。在许多情况下,将荧光蛋白的亮度与EGFP(设定为1)进行比较,应选择足够亮的荧光蛋白便于检测和成像。