Nature Methods新年展望：新蛋白标记
查字典生物网
2016-01-08
今年第一期《NatureMethods》评出了2015的年度技术——单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）。除此之外，该杂志还对一些热门技术进行了一番展望，包括细胞内蛋白标记、精准光遗传学、高度多重成像、亚细胞图谱分析等等。
荧光化学染料相对较小，具有很好的光物理性质和光谱跨度。这些特性使荧光染料特别有吸引力，有望替代荧光蛋白进行蛋白标记。研究者们正在积极开发相应的工具，在活细胞中用染料标记目的蛋白。
对于绝大多数应用来说，荧光染料需要能够实现特异性的标记。现在已经有一些工具能做到这一点，比如SNAP和Halo标签、FlAsH和ReAsH、和hexahistidine标签。这些工具主要使用能特异性结合相应染料的小蛋白或多肽，对靶蛋白进行标记。还有一种方法是在蛋白翻译过程中掺入非天然氨基酸，这些非天然氨基酸本身就发荧光，或者可以通过点击化学（clickchemistry）发出荧光。（延伸阅读：NatureMethods发表新荧光标记技术）
虽然这些方法越来越受欢迎，但它们也遇到了一些问题。举例来说，荧光染料在多重成像中用处有限，能跨越活细胞膜的染料标记效率低、数量少、质量差。这类染料的开发目前是一个相当活跃的研究领域。毫无疑问，未来人们将大大增强荧光染料的标记效率，这会进一步提高定量成像的能力。可用染料将得到显著改进，这会增加多重化，减少成像所需的光。全新的蛋白标记方法也将出现在人们眼前。
特异性蛋白标记有助于在固定细胞和活细胞中进行超高分辨率成像。当分辨率接近几十纳米的时候，标记造成的问题就会凸现出来。举例来说，用抗体进行标记会使目标结构增加约10nm，而二抗会进一步增大检测目标。为了解决这一问题，不少研究者正在开发纳米抗体（nanobodies）。纳米抗体是来自骆驼的小抗体片段，是人们用基因工程方法克隆骆驼重链抗体可变区得到的单域抗体。与传统IgG抗体相比，纳米抗体具有分子质量小、容易生产、稳定性好、抗原结合力高等特点。
我们相信，新的一年会有更多更好的蛋白标记策略涌现出来，让显微成像登上一个新的台阶。
