研究人员开发出可以通过橙色和绿色光控制的荧光蛋白。这些蛋白质将有助于研究活细胞的过程。这项工作得到了俄罗斯科学基金会（RSF）的资助，结果发表在“自然方法”上。
 
荧光蛋白发出强烈的可见光，波长范围为390至700nm。这些蛋白质的天然功能是相当多样的：例如，一些水母物种使用绿色荧光点来吸引作为食物的各种小生物。某些荧光蛋白的光学特性可以用光控制。例如，这些蛋白质可以“开启”或“关闭”，因此它们被称为可切换的。可切换荧光蛋白广泛用于称为超分辨荧光显微镜（纳米镜）的一组新方法中，其允许非常详细的细胞内结构成像。科学家通常使用蓝色或紫色照射这种显微镜检查，这对细胞非常有毒，因为它破坏了它们的正常生理，甚至可能导致死亡。
 
“我们是第一个制造具有光学特性的光可切换荧光蛋白，可以使用绿光和橙光，而不是蓝紫光辐射来控制。这样做的好处是对细胞的伤害很小。我们使用新的蛋白质观察生活中的细胞骨架变化细胞随着时间的推移，“俄罗斯科学院Shemyakin-Ovchinnikov生物有机化学研究所高级研究员Aleksandr Mishin博士解释说，他领导了RSF项目。
 
为了产生这样的荧光蛋白，科学家们通过定向和随机诱变使用一种称为聚合酶链反应的方法对它们进行了改变。之后，科学家克隆了蛋白质并用显微镜选择了表现最佳的蛋白质。作者分析了其他生物学家进行的实验结果，并发现了如何改变发色团的微环境（负责蛋白质中光吸收的芳香族氨基酸残基），使其能够进行光转换。
 
然而，预期的结果确实有其副作用：例如，蛋白质的亮度降低。现在，研究人员使用随机诱变来寻找额外的突变，这些突变可以在保留目标突变的同时补偿副作用。
 
开发的蛋白质被称为报告蛋白，因为它们在细胞内充当“间谍”。它们附着在其他蛋白质上，然后可以在活细胞中进行追踪。由此获得的详细信息可用于基础科学或生物医学研究。例如，癌症患者中的肿瘤细胞表现出细胞运动的显着紊乱和细胞骨架的动态结构变化，细胞骨架是活细胞的细胞质中的胴体。同时，由于过度强烈的样品照射，通过纳米镜检查活细胞中的这些过程是困难的，因此必须使用对生物体毒性较小的方法。
 
作者使用他们的开发来进行RESOLFT超分辨率显微镜检查。蛋白质具有一个重要特征：它们的光开关非常有效，这意味着可以在几毫秒内打开和关闭荧光。这不适合所有显微镜方法。在某些情况下，高速只会令人讨厌。在RESOLFT中，对于使用激光束扫描的相邻点，开关周期重复多次。荧光标签的切换时间越长，获得完整图像的速度就越快，因为每个点的照片切换需要的时间更少。
 
“我们制造的荧光蛋白将能够实现超分辨率显微镜检查而不会损害活细胞，这为研究细胞内的动态过程提供了机会，”Aleksandr Mishin总结道。