eSylites：用于单个兴奋性突触可视化及拓扑图谱绘制的合成探针

导语

今天给大家分享一篇发表在期刊 J. Am. Chem. Soc. 上的文献：eSylites: Synthetic Probes for Visualization and Topographic Mapping of Single Excitatory Synapses.

概要突触后致密区（PSD）的时空组织，在大脑的突触传递、信息处理与存储过程中，起着根本性的决定作用。然而，抗体、纳米抗体以及基因编码荧光标签的尺寸大小，成为了直接且精确呈现兴奋性谷氨酸能突触纳米尺度组织的主要阻碍。在此背景下，研究团队引入了小型且具有高亲和力的合成探针，以此实现对兴奋性突触的简化、高对比度可视化，成功克服了较大生物分子带来的限制。通过体外结合定量分析以及基于显微镜的评估手段，研究确定了 eSylites—— 一系列由染料、连接子和特定序列组成的荧光双价肽，它们展现出显著的细胞靶标选择性。当以纳摩尔浓度应用于原代神经元或脑切片时，eSylites 能够特异性地指示 PSD - 95。PSD - 95 作为谷氨酸受体纳米域的关键组织者，与介导快速突触传递的突触前谷氨酸释放位点紧密相邻。eSylite 的独特设计将空间染料偏移降至最低，从而实现了对 PSD - 95 更高精度的定位可视化，并且能够进一步进行时间分辨辨别。尤为特别的是，研究人员发现单个树突棘内可以存在分别富含 PSD - 95，或者其最为相近的同源物 PSD - 93、SAP102 的独立纳米域。总体来看，这些研究数据确立了 eSylites 作为一种广泛适用的工具，既能简化兴奋性突触的可视化过程，又是一种与高端显微镜兼容的探针，能够以前所未有的高分辨率解析 PSD 的组织情况。

图1. 本图展示了微量热泳动（MST）对染料和序列特异性亲和力效应的解析情况。

实验针对六种不同的二聚体荧光探针，测定其与全长 PSD - 95（PSD - 95 - fl）及 PSD - 95 的 PDZ1 - 2 串联结构域（PDZ1 - 2）的结合亲和力，受试探针间共有的序列特征以灰色突出显示。（A）部分呈现先前（左）与本研究采用（右）的二聚化策略示意图。（B）左侧为 EF4 - AF647 和 EF4 - AA - AF647 的结构，右侧展示二者与 PDZ1 - 2 或 PSD - 95 - fl 的直接结合亲和力。（C）左侧给出二聚体 IETAV Cy5（1，蓝色）和二聚体 IETAV SCy5（2，绿色）的结构表示，右侧为（1）和（2）与 PDZ1 - 2 或 PSD - 95 - fl 的直接结合亲和力。（D）左侧为（3）和（4）的结构表示，右侧为它们与 PDZ1 - 2 或 PSD - 95 - fl 的直接结合亲和力。（E）和（F）分别针对 IETAV Cy5 二聚体（1）和 IETAV SCy5 二聚体（2）与 PDZ1 - 2 串联结构域（蛋白质数据银行编号 3gsl）结合的分子动力学模拟进行主成分分析（PCA）。需注意，观察到的结合构象在很大程度上依赖于共轭染料，表明与 PDZ1 - 2 存在显著的有利和 / 或不利染料效应。（A - C）中的数据为 n = 3 次测量的平均值，并标注了标准差。

参考文献：DOI：10.1021/jacs.5c00772

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