近日，生命科學學院胡宇飛課題組與測試中心顯微成像分析平臺合作，在Plant Biotechnology Journal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)蛋白質的高分辨率定位是研究蛋白質功能的重要手段。APEX2標簽最初開發(fā)用于動物蛋白質的電鏡亞細胞定位研究，因其具有耐受電鏡固定、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豐富的內源性過氧化物酶可能導致背景染色干擾，這使得該技術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。
研究團隊采用煙草瞬時表達系統(tǒng)，針對多種亞細胞結構（包括線粒體基質及膜間隙、葉綠體內外膜、基質和類囊體、內質網(wǎng)腔內外、高爾基體腔以及細胞質膜等）的不同定位蛋白質，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標簽技術在植物細胞中的應用。該研究為植物細胞蛋白質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。本研究的主要創(chuàng)新點及其科學價值體現(xiàn)在以下方面：
1）驗證了APEX2標簽技術在植物雙膜細胞器（如線粒體和植物特有的葉綠體）研究中的優(yōu)勢；
2）證實了APEX2標簽技術適用于植物膜蛋白的拓撲結構研究；
3）結果顯示植物細胞的內源性過氧化物酶活性對成像引起的背景干擾作用并不顯著。
圖1.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。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70135
（文圖/生命科學學院，胡宇飛）
