新型可逆罗丹明结合蛋白标签实现活细胞高速荧光成像

分享一篇来自德国马克斯·普朗克医学研究所Kai Johnsson团队的重要文章，题目是“Fast, Bright, and Reversible Fluorescent Labeling of Rhodamine-Binding Proteins”。本文的核心是研究者成功开发了两种新型蛋白质标签——Rho-tag和SiR-tag，它们能像“磁铁”一样，以纳摩尔级的高亲和力、可逆地结合普通且细胞渗透性极佳的罗丹明染料（TMR/SiR），实现了对活细胞内蛋白质的快速、明亮、可逆的荧光标记。

传统的自标记标签（如HaloTag）虽能共价标记蛋白质，但其所用的染料衍生物分子量大、细胞渗透性差，尤其在活体成像中效率低下。本研究另辟蹊径，从一个具有微弱罗丹明结合能力的细菌多药耐药蛋白（CTR107）出发，通过理性的位点定向突变和定向进化，将其结合亲和力提高了近2000倍，最终得到了性能优异的Rho-tag和SiR-tag。

这两种标签的最大优势在于其速度和通透性。在哺乳动物细胞中，Rho-tag能在30秒内完成标记，比HaloTag快10倍以上。这是因为其使用的染料分子更小、更“原始”，无需携带额外的化学基团。同时，结合过程还能使染料荧光亮度提升约2倍（即具有荧光增强效应）。其可逆结合的特性更使其兼容多种超分辨显微技术，如PAINT和单粒子追踪。