Ученые получили стабильный флуоресцентный белок для биоисследований
Стабильный и яркий флуоресцентный белок moxSAASoti, способный менять окраску и интенсивность свечения в различных средах, который удобно использовать в биохимических исследованиях, получили методом генной инженерии ученые из Института биохимии им. А.Н. Баха ФИЦ Биотехнологии РАН и Московского госуниверситета, 5 июля сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу Российского научного фонда (РНФ).
С этой целью ученые точечно изменили последовательность кодирующего свечение гена белка SAASoti, который способен многократно изменять интенсивность своего свечения (включаться-выключаться) и переходить из зеленой формы в красную. Однако, будучи очень чувствительным к окислителям, этот белок при окислении терял эти свои флуоресцентные свойства.
Новый белок, полученный в результате направленных мутаций гена GFP, был избавлен от этого недостатка. Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports в статье «Первый бифотохромный флуоресцентный белок moxSAASoti, стабилизированный к окислительной среде».
Исследователи выяснили, что ответственность за чувствительность к окислителям несут остатки аминокислоты цистеина, и с помощью мутаций в гене белка SAASoti создали его варианты с минимальным содержанием остатков цистеина и даже вовсе без него.
Получив ДНК с нужными заменами, исследователи ввели ее в клетки кишечной палочки E. сoli. Эти бактерии, таким образом, получали ген, кодирующий белок SAASoti, и синтезировали на его основе белки, отличающиеся от исходных по строению.
При этом каждая из мутаций приводила к интересному изменению свойств белка. Например, одиночные точечные мутации приводили к обесцвечиванию, а двухточечный мутагенез позволил получить ряд белков с различной степенью яркости свечения.
Созданная исследователями математическая модель предсказывала влияние конкретной мутации на свойства белка.
Экспериментально было установлено, что наиболее благоприятные точки для мутаций — 105 и 117 аминокислота. Полученные в результате белки сравнили между собой по интенсивности окраски, скорости ее изменения, устойчивости к факторам окружающей среды и по другим физико-химическим свойствам.
Ученые выяснили, что при длине света 520 нанометров наиболее ярким оказался вариант, когда в точку 117 помещали аминокислоту треонин, получая белок moxSAASoti-T. Кроме того, этот белок в восемь раз быстрее, чем другие варианты, менял цвет.
Руководитель проекта по гранту РНФ, заведующий лабораторией физической биохимии Института биохимии им. А. Н. Баха ФИЦ Биотехнологии РАН, профессор, доктор химических наук Александр Савицкий сообщил:
«Полученный нами флуоресцентный белок moxSAASoti-T имеет уникальные нехарактерные для других белков свойства, такие как высокая устойчивость к окислителям, быстрое и обратимое изменение интенсивности свечения и окраски. Он может быть использован в современной микроскопии, например в области нейробиологии, для изучения поведения белков в различных условиях среды. Бифотохромные свойства, то есть способность изменять цвет свечения, делают moxSAASoti-T интересным объектом для дальнейших исследований».
