在生物科学的探索之旅中,荧光蛋白以其独特的光学特性,为我们打开了一扇观察生命奥秘的窗口。近年来,随着科技的不断进步,新型荧光蛋白如雨后春笋般涌现,其中光转化荧光蛋白更是凭借其独特的性能,引领了生物成像技术的新浪潮。今天,我们将聚焦其中的明星——KikGR,看它如何将细胞的生命动态,演绎为一幅绚丽的色彩谱系。
1 什么是KikGR?
光转化
荧光蛋白
KikGR(Kikume Green-Red )是一种光转化荧光蛋白,最初从石珊瑚中克隆而来,具备独特的绿色→红色不可逆光转化特性。通过对感兴趣地区域(ROI)进行近紫外光(350 ~ 410 nm)照射,可精准将绿色荧光标记区域不可逆地转换为红色,实现细胞迁移、细胞命运追踪等研究的时空标记。
简单来说,KikGR就像一个“变色龙”:
照射前:绿色荧光。
特定光照后:被照区域由绿变红,且颜色不可逆。
2 KikGR蛋白优势
光转化
荧光蛋白
除KikGR外,一种在Trachyphyllia geoffroyi 中发现的天然荧光蛋白Kaede,在照射紫外光时,其发射波长也会从绿色不可逆地变为红色。虽然Kaede具有与KikGR相似的光转化机制,但KikGR光转化更为高效。
研究表明,KikGR的光转化速度比 Kaede 快大约三倍,并且绿色和红色荧光的亮度提高了几倍。此外,KikGR的绿色与红色发射峰分离得更开,这种更显著的红绿分离极大降低了检测串扰,使光转化细胞的识别更为精准、高效[1]。

图1. 用紫光(400 nm)对表达Kaede或KikGR的HeLa细胞进行光转化。分别在475 nm和550 nm激发下测量绿色和红色荧光强度,并随时间绘制[1]。

图2. 瞬时转染的 COS7 细胞中 Kaede和 KikGR的光转化[2]。

图3. 在经钛宝石超短脉冲激光(760 nm, 80 MHz)处理后,KikGR光转化现象仅被限制在单个细胞内[1]。


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Reference:
[1] Tsutsui H, Karasawa S, Shimizu H, Nukina N, Miyawaki A. Semi-rational engineering of a coral fluorescent protein into an efficient highlighter. EMBO Rep. 2005 Mar;6(3):233-8. doi: 10.1038/sj.embor.7400361. PMID: 15731765; PMCID: PMC1299271.
[2] Nowotschin S, Hadjantonakis AK. Use of KikGR a photoconvertible green-to-red fluorescent protein for cell labeling and lineage analysis in ES cells and mouse embryos. BMC Dev Biol. 2009 Sep 9;9:49. doi: 10.1186/1471-213X-9-49. PMID: 19740427; PMCID: PMC2872819.
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