“遥控”蛋白照亮活细胞

绿色荧光蛋白是观察活细胞的常用工具。研究人员已设计出磁控荧光蛋白，可在细胞和活体动物中远程调暗或调亮。研究人员希望，这些蛋白的磁敏感性（一种量子效应）能被用于开发远程控制生物传感器，甚至是可按需开关的疗法。
加利福尼亚州旧金山陈·扎克伯格生物中心的物理学家安德鲁·约克（Andrew York）表示：“我们希望打造一个磁远程控制蛋白功能的工具箱。”约克是今日发表在《自然》（Nature）杂志上一项研究的共同作者，该研究在细菌中应用了这种磁响应蛋白；他同时也是另一项预印本研究的共同作者，该研究展示了类似蛋白在线虫中的应用。
磁致调光。两年前，约克在南旧金山的生物技术公司Calico Life Sciences工作时，与他的前同事生物化学家玛丽亚·英加拉莫（Maria Ingaramo）发现，生物技术中的常用工具——用于标记其他分子的绿色荧光蛋白（GFP）在弱磁场存在时会变暗。这种效应很小——在磁铁附近，GFP的亮度仅降低约1%——因此研究人员设计了一种反应更灵敏的蛋白，名为MagLOV，其荧光在磁场存在时会减弱一半或更多。
为了探索如何最好地利用MagLOV的特性，英国牛津大学的生物物理学家加布里埃尔·亚伯拉罕斯（Gabriel Abrahams）和生物工程师哈里森·斯蒂尔（Harrison Steel）带领团队，测试了其对磁场敏感性的原理。在《自然》论文描述的实验中，他们发现MagLOV的变暗是由于一种效应：蛋白质中电子对的量子特性会被磁场改变。在表达MagLOV的大肠杆菌（Escherichia coli）细胞中，这种“磁共振效应”使研究人员能够通过磁场和无线电波的组合来控制荧光的亮度。
研究人员随后利用这一发现，通过施加在整个硅基块中强度变化的磁场，定位了嵌入硅基块深处的表达MagLOV的细菌细胞。斯蒂尔的团队目前正计划测试表达MagLOV的细胞是否能在动物体内以类似方式定位。由于MagLOV由基因编码，它可以利用能轻松穿透组织的磁铁远程监测许多分子过程。