De Universiteit van de wetenschappers van Oregon heeft moleculaire eigenschappen geïdentificeerd die de lichtgevende capaciteits groene fluorescente proteïnen bepalen, en door één enkel zuurstofatoom strategisch op te nemen konden zij de lichten maximaal 65 uren uitgezet houden.
De bevindingen, gepubliceerde online deze week door de Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen, die waarschijnlijk zijn van toepassing op de meeste photoswitchable fluorescente proteïnen, bovengenoemd S. James Remington, professor van fysica en lid van het UO Instituut van Moleculaire Biologie.
„Dit nieuwe model maakt specifieke voorspellingen en verbetert de kwaliteiten van de proteïne als foto-verwisselbaar etiket,“ bovengenoemde Remington. „Het geeft ons het eerste beeld van hoe deze molecules kunnen worden ingeschakeld en weg. Dat staat ons toe om nieuwe varianten te ontwerpen om de proteïnen nuttiger te maken.“
Voor een meer dan decennium, hervormden de fluorescente proteïnen - die eerst in kwallen en sinds gevonden in een verscheidenheid van kleuren van koraalriforganismen worden geïsoleerd - moleculaire biologie, die wetenschappers toestaat om hen te gebruiken als tellers voor genetische uitdrukking, van molecules de plaats te bepalen en activiteit waar te nemen binnen cellen.
De recente ontdekking van photoswitchable fluorescente proteïnen - die met een laser kunnen worden gemanipuleerd - is een significante ontwikkeling voor cellulair onderzoek geweest.
„Hebben de fluorescente proteïnen Photoswitchable enorme voordelen over passieve proteïnen,“ bovengenoemde Remington. „U kunt alle molecules etiketteren dan gebruikend een laser onder een microscoop, kunt u slechts een kleine groep hen activeren. Dat laat u de motie van ondergroepen van molecules volgen. Wij wilden het proces begrijpen, zodat wij hen kunnen en permanent afzetten of de tijdvertraging variëren.“
Nochtans, zei hij, was het mechanisme om photoswitching onbekend, en in veel gevallen kwamen de proteïnen spontaan op hun stabiele staat terug willekeurig en.
Gebruikend een combinatie van rationele mutagenese en geleide evolutie, UO bepaalde de doctorale student J. Nathan Henderson aan en uit high-resolution kristalstructuren van de beide staten van een fluorescente proteïne die van een zeeanemoon wordt geïsoleerd.
In de stabiele of fluorescente staat van de molecule, richten de bilaterale kettingen zich van atomen op een coplanaire vlakke manier, en op ordelijke manier. Wanneer geraakt met helder laserlicht, de onderzoekers dat de proteïne snel als ringen donker ging roteerden ongeveer 180 graden en tik door zowat 45 graden opmerkten, die in een niet coplanaire en onstabiele groepering komen te rusten. De twee structuren gaven de onderzoekers een kans om veranderingen in de interactie tussen naburige groepen waar te nemen.