超折叠高光转化效率的新型荧光蛋白用于活细胞早期/短程事件的超分辨追踪

Live cell super-resolution fluorescence microscopy is the research focus and trends of super-resolution imaging, however their broad application, especially the tracking of intracellular early / short-term event at ultrahigh resolution, still faces a series of challenges, and the technical bottleneck is the properties of the fluorescent protein probes are less than optimal. Thus, the purpose of the subject is to develop fast folded, photo-conversion efficient and super bright photo-convertible fluorescent protein, for exploring the mechanism of several significant biological issues include cell cycle regulation, neuronal polarity development, dynamic laws during early translation, and revealing the nature of life, while serving human medical diagnosis.

活细胞超分辨荧光显微成像是目前超分辨成像领域的研究热点和发展趋势，但其广泛应用，尤其是对细胞内早期/短程事件的超分辨追踪仍面临一系列挑战，其中最关键的技术瓶颈为荧光蛋白探针的性质不够优化。针对以上问题，本课题拟发展折叠好、成熟快、亮度高、转化高效的新型荧光蛋白，并将其应用于细胞周期调控、神经极性发育、翻译早期的动态规律等重要科学问题的探索，以期获得这些短暂生物进程可视化的一手材料，揭示更多生命活动的本质，同时为服务人类医疗诊断提供理论依据。

活细胞超分辨荧光显微成像是目前超分辨成像领域的研究热点和发展趋势，但其广泛应用, 尤其是对细胞内早期/短程事件的超分辨追踪仍面临一系列挑战，其中最关键的技术瓶颈为荧光蛋白探针的性质不够优化。另外，在超分辨光镜和电镜双模态成像中，也存在因探针缺乏而无法同时保全光镜和电镜成像效果的问题。针对以上挑战，本课题发展了折叠好、成熟快、亮度高、转化高效的新型荧光蛋白。该蛋白在原核细菌、真核细胞、胎鼠神经干细胞、果蝇胚胎等一系列生物样品中均具有早期发光的优势。并且基于该探针转化效率高的性质我们发展了新型活细胞成像技术，其时空分辨率可达50 nm，0.1-0.25s。应用该探针和新的成像技术我们对细胞内密集管状内质网的动态规律、果蝇胚胎发育早期细胞间相作机制等重要科学问题进行探索，获得了这些短暂生物进程的一手可视化材料。同时，我们在该探针基础上发展了第一个可以同时抵抗锇酸固定和疏水树脂包埋的荧光蛋白，为大尺度厚样品的三维光电关联成像提供了可靠的研究工具。