ミトコンドリア核タンパク質のダイナミクスと活性酸素種の制御を超解像イメージングで明らかにした多応答蛍光プローブ

A Multi-responsive Fluorescent Probe Reveals Mitochondrial Nucleoprotein Dynamics with Reactive Oxygen Species Regulation through Super-resolution Imaging.

• Guanqing Yang
• Zhengjie Liu
• Ruilong Zhang
• Xiaohe Tian
• Juan Chen
• Guangmei Han
• Bianhua Liu
• Xinya Han
• Yao Fu
• Zhangjun Hu
• Zhongping Zhang

抄録

特定のオルガネラ内の生体分子の相互作用を理解するためには、複数の生体高分子の空間的な位置や動的な相互作用を超解像イメージングする必要があるため、長年の課題となっていました。2 つの重要な困難は、超解像ナノスコピーと複数のプローブの使用から生じる合併症のための適切なプローブの希少性です。ここでは、ミトコンドリアに選択的に濃縮され、過酸化水素（H O ）、タンパク質、核酸に応答して3つの異なる蛍光モードでスイッチオンするキノリニウム誘導体プローブを報告し、ミトコンドリアの核タンパク質ダイナミクスの可視化を可能にした。STEDナノスコピーにより、タンパク質はミトコンドリアのクリスタエに局在し、大部分が核酸と融合して核タンパク質を形成していることが明らかになった。

Understanding the biomolecular interactions in a specific organelle has been a long-standing challenge because it requires super-resolution imaging to resolve the spatial locations and dynamic interactions of multiple biomacromolecules. Two key difficulties are the scarcity of suitable probes for super-resolution nanoscopy and the complications that arise from the use of multiple probes. Herein, we report a quinolinium derivative probe that is selectively enriched in mitochondria and switches on in three different fluorescence modes in response to hydrogen peroxide (H O ), proteins, and nucleic acids, enabling the visualization of mitochondrial nucleoprotein dynamics. STED nanoscopy reveals that the proteins localize at mitochondrial cristae and largely fuse with nucleic acids to form nucleoproteins, whereas increasing H O level leads to disassociation of nucleic acid-protein complexes.

© 2020 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.