Биологи часто используют уловку, чтобы понять, как (человеческая) клетка делится, выделяет гормон или передает сигнал другой клетке. Они прикрепляют маленькие цветные огни к интересующим их белкам, чтобы отслеживать их движения и взаимодействия в живых клетках под микроскопом. Чем больше цветов света они используют, тем больше процессов они могут отслеживать одновременно.
Ученые впервые использовали флуоресцентный белок в качестве цветового кода в клетке в 1990-х годах. Этот белок был зеленым и произошел от флуоресцентной медузы. Поработав с этим зеленым белком, в последующие годы ученые смогли разработать варианты синего, бирюзового и желтого цветов. В 2000-х годах у кораллов был обнаружен красный флуоресцентный белок.
Однако разработать универсальный и ярко-красный свет в камере никому не удалось — до сих пор.
Протеин mScarlet
Профессору молекулярной цитологии Дорусу Гаделла и докторантам Дафне Биндельс и Линдси Хаарбош удалось создать эффектно-ярко-красный флуоресцентный белок. Они назвали белок mScarlet и ожидают, что он будет использоваться исследовательскими группами по всему миру, например, чтобы лучше понять, как нарушение клеточных процессов вызывает неконтролируемое деление, обнаруженное в раковых клетках.
Гаделла: «Так же, как другие люди изучают звезды и готовятся к будущим поездкам на Марс, мы исследуем вселенную белков, которые регулируют клеточные процессы в наших телах.’
Исследовательская группа создала mScarlet, сравнив генетические схемы ряда красных флуоресцентных белков кораллов.
Они искали последовательности, которые постоянно встречаются в различных генетических кодах, поскольку они, по-видимому, необходимы. Группа собрала эти важные фрагменты кода, а затем попросила компанию синтезировать полную цепь ДНК. Они ввели эту синтетическую ДНК в бактерию, которая превратила ее в белок.
Они оценили яркость каждого полученного таким образом белка под микроскопом, а затем еще немного поработали с кодом ДНК, наблюдая, как модификации влияют на яркость. Весь процесс был своего рода лабораторным эволюционным экспериментом, в результате которого Гаделла и его коллеги создали mScarlet, белок с высочайшей яркостью.
Эта яркость хорошо подходит для клеточной микроскопии, поскольку обеспечивает видимость белков, изучаемых учеными. Более того, mScarlet является идеальным осветляющим агентом, поскольку он не влияет на функционирование белков, к которым он привязан.