近日，測試中心顯微成像分析平臺與生命科學學院胡宇飛課題組合作，在Plant Biotechnology Journal（中科院1區(qū)Top期刊）發(fā)表了題為“Validating the utility of APEX2 for protein localization at nanometre resolution in plant cells”的研究論文。該研究系統(tǒng)評估了APEX2標簽在植物蛋白質(zhì)電鏡亞細胞定位中的應用效果。

利用電子顯微鏡實現(xiàn)蛋白質(zhì)的高分辨率定位是研究蛋白質(zhì)功能的重要手段。APEX2（抗壞血酸過氧化物酶衍生物）標簽最初開發(fā)用于動物蛋白質(zhì)的電鏡亞細胞定位研究，因其具有耐受電鏡液固定、不含二硫鍵且在所有細胞區(qū)域均能穩(wěn)定發(fā)揮催化活性等優(yōu)勢而廣受青睞。盡管該技術(shù)已在動物細胞中成功應用十余年，但由于APEX2來源于植物的抗壞血酸過氧化物酶，研究者普遍擔憂植物細胞內(nèi)豐富的內(nèi)源性過氧化物酶可能導致背景染色干擾，這使得該技術(shù)在植物研究領域的應用長期受限。然而，這種擔憂缺乏系統(tǒng)的實驗證據(jù)。因此，APEX2標簽是否適用于植物蛋白質(zhì)的電鏡亞細胞定位研究，需通過實驗進行驗證。

研究團隊采用煙草葉片瞬時表達系統(tǒng)，針對多種亞細胞結(jié)構(gòu)（包括線粒體基質(zhì)及膜間隙、葉綠體內(nèi)外膜、基質(zhì)和類囊體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)外、高爾基體腔以及細胞質(zhì)膜等）的不同定位蛋白質(zhì)，建立了基于APEX2標記和DAB染色方法，通過透射電鏡觀察證實了APEX2標簽技術(shù)在植物細胞中的應用。該研究為植物細胞蛋白質(zhì)的高分辨定位提供了可靠方法，并解決了長期以來APEX2在植物研究中應用受限的問題。本研究驗證了APEX2標簽技術(shù)在植物雙膜細胞器（如線粒體和植物特有的葉綠體）研究中的優(yōu)勢；證實了APEX2標簽技術(shù)適用于植物膜蛋白的拓撲結(jié)構(gòu)研究；結(jié)果顯示植物細胞的內(nèi)源性過氧化物酶活性對蛋白質(zhì)定位產(chǎn)生的背景干擾并不顯著。

透射電鏡下APEX2標簽指示不同蛋白在細胞中的定位

測試中心黃吉雷高級實驗師為本文第一作者，生命科學學院胡宇飛副教授為本文通訊作者。測試中心劉傳荷老師、鄔曉仙老師，生命科學學院碩士研究生許鵬，本科生何婉賢、張熳和傅宗耀等參與本研究。該研究得到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、華南農(nóng)業(yè)大學高水平研究生實驗課程建設項目等項目資助。

據(jù)介紹，測試中心顯微成像分析平臺致力于電鏡技術(shù)的開發(fā)及應用拓展和超高分辨率光學成像技術(shù)，可提供生物電鏡樣品制備、電鏡超微形貌觀察，蛋白免疫電鏡膠體金標記、冷凍超薄切片和超高分辨光學成像觀察等多種顯微成像技術(shù)和服務。

相關論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70135

文圖/測試中心（實驗動物中心）