在活细胞内现场直播

现在可以在活细胞内进行实时现场报告。

莱斯大学和普林斯顿大学的合成生物学家展示了“实时报告”技术，该技术可以比现有方法更精确地揭示活细胞中信号蛋白网络的工作原理。例如，这种首创的报告工具可以显示信令网络的响应速度以及它们的响应在时间和空间上因细胞而异。

研究人员利用不显眼的蛋白质创建了该工具，该蛋白质搭载了人类细胞用来调节生长、分化、迁移、炎症和其他过程的基本信号机制。

在开放获取期刊《eLife》最近的一项研究中，莱斯-普林斯顿大学团队展示了其模块化方法，用报告蛋白标记受体酪氨酸激酶(RTK)，只要 RTK 伙伴被磷酸化，就会激活绿色荧光蛋白。

激酶是可以通过连接或分离磷酸基团(称为磷酸化的过程)来改变其他蛋白质行为的酶。RTK 是一种特殊的激酶，当它们检测到细胞外的传入信号或刺激时，它们本身会被磷酸化，然后调节重要的细胞功能。

莱斯-普林斯顿大学团队展示了“现场”系统可以与显微镜一起使用来生成活细胞中信号网络活动的视频记录。该研究的共同通讯作者、莱斯大学生物工程和生物科学助理教授 Caleb Bashor表示，细胞发光的位置和亮度可以揭示信号网络响应的位置和强度。

“大多数时候，当你研究细胞内部发生的事情时，比如信号网络或基因网络，你必须破坏细胞才能观察它们的内容，”巴索尔说。“任何时候你可以构建出细胞保持活力的东西，并且你可以观察细胞内部的信号网络如何实时工作，这是一个很大的优势。”

研究人员将报告基因称为 pYtags，参考生化命名法，其中酪氨酸被标记为“Y”，磷酸化时被标记为“pY”。

Bashor 和博士杨晓宇 Bashor 研究小组的学生与普林斯顿大学的Jared Toettcher和Celeste Nelson研究小组合作开发了 pYtags 。研究表明，该系统可以记录人类成纤维细胞中称为生长因子受体的 RTK 的活动。

“我们采用了一种工程蛋白，它是不同系统的一部分——它实际上是免疫信号的一部分——我们把它放入这个新的环境中，即贾里德在普林斯顿实验室研究的成纤维细胞，”巴肖尔说。“我们认为它可能不会与细胞中的其他任何东西相互作用，因为它来自完全不同的细胞类型。所以，它只是挂在生长因子受体的末端。”

pYtag 报告基因旨在与其 RTK 伙伴共同激活并触发一定比例的荧光。因此，RTK 响应越强，通过显微镜观察时细胞发出的光就越亮。

“它可以接收来自生长因子受体的磷酸化信号，”巴索尔说。“所以，当受体被激活时，绿色荧光蛋白就会进来，与膜附近的东西结合，你就会在细胞外部看到看起来像绿色环的东西。这会实时告诉你细胞何时看到生长因子以及通路开启的速度。”

Bashor 说 pYtags 可用于监测多种类型的酪氨酸激酶受体。

“我们在论文中表明，该报告基因可以被置于多种不同的生长因子受体类型上，并且可以用作所有这些受体的报告基因，”他说。“这是我们以前从未有过的了解细胞信号动态的窗口。”

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