eLife：在活细胞内“开直播”

来自莱斯大学和普林斯顿大学的合成生物学家已经展示了“现场报告”技术，该技术可以比目前的方法更精确地揭示活细胞中信号网络的工作原理。这种首创的报告工具可以显示信号网络的反应速度，以及不同细胞的反应在时间和空间上的差异。

　　

来自莱斯大学和普林斯顿大学的合成生物学家已经展示了“活体报告”技术，该技术可以比目前的方法更精确地揭示活细胞中信号蛋白网络的工作原理。例如，这种首创的报告工具可以显示信号网络的反应速度，以及它们的反应在时间和空间上因细胞而异。

研究人员利用不显眼的蛋白质创造了这个工具，这些蛋白质搭载了人类细胞用来调节生长、分化、迁移、炎症和其他过程的基本信号机制。

在最近发表在开放获取期刊《eLife》上的一项研究中，赖斯-普林斯顿大学的研究小组展示了用报告蛋白标记受体酪氨酸激酶(RTK)的模块化方法，该报告蛋白在RTK伙伴磷酸化时激活绿色荧光蛋白。

激酶是一种可以通过连接或分离磷酸基团来改变其他蛋白质行为的酶，这一过程被称为磷酸化。rtk是一种特殊的激酶，当它们检测到细胞外的传入信号或刺激时，它们会被磷酸化，然后调节重要的细胞功能。

赖斯-普林斯顿大学的研究小组展示了“现场报道”系统可以与显微镜一起使用，以产生活细胞中信号网络活动的视频记录。该研究的共同通讯作者、莱斯大学生物工程和生物科学助理教授Caleb Bashor说，细胞发光的位置和亮度揭示了信号网络反应的位置和强度。

“大多数时候，当你在研究细胞内部发生的事情时，比如信号网络或基因网络，你必须破坏细胞才能看到它们的内容，”Bashor说。“任何时候，你都可以在细胞存活的地方建造一些东西，你可以在细胞内部实时观察信号网络是如何工作的，这是一个很大的优势。”

研究人员将这些报告基因命名为pYtags，参考生化命名法，酪氨酸在磷酸化时被标记为“Y”和“pY”。

Bashor和basor研究小组的博士生杨晓宇(Xiaoyu Yang)与普林斯顿大学的Jared Toettcher和Celeste Nelson的研究小组合作开发了pYtags。研究表明，该系统可以记录人类成纤维细胞中被称为生长因子受体的rtk的活性。

basor说:“我们采用了一种工程蛋白，它是不同系统的一部分，实际上是免疫信号的一部分，我们把它放在这个新的环境中，也就是Jared在普林斯顿实验室研究的成纤维细胞。”“我们认为它可能不会与细胞中的任何其他物质相互作用，因为它来自完全不同的细胞类型。所以，它只是挂在生长因子受体的末端。”

pYtag报告基因被设计成与其RTK伙伴共同激活，并触发一定比例的荧光。因此，RTK反应越强，通过显微镜观察时，细胞发出的光就越亮。

“它可以接收来自生长因子受体的磷酸化信号，”Bashor说。“所以，当受体被激活时，绿色荧光蛋白就会进来，与靠近膜的东西结合，然后你就会在细胞外面看到这个绿色的环。这可以实时告诉你，细胞何时看到生长因子，以及这条通路开启的速度有多快。”

Bashor说pYtags可以用来监测多种类型的酪氨酸激酶受体。

他说:“我们在论文中表明，这种报告基因可以被放置在多种不同的生长因子受体类型上，并且可以作为所有这些类型的报告基因。”“这是一个了解细胞信号动力学的窗口，这是我们以前所没有的。”

文章标题

pYtags enable spatiotemporal measurements of receptor tyrosine kinase signaling in living cells