亚细胞定位常见问题

亚细胞定位常见问题 细胞是构成生物体的基本结构单位和功能单位，是生命的物质基础。细胞的结构复杂精巧且高度有序，根据功能和空间分布的不同，细胞内部可以进一步划分为不同的细胞区域或细胞器，即亚细胞，其结构只能通过电子显微镜才能观察。常见亚细胞有细胞核、细胞膜、内质网、高尔基体、细胞质、线粒体、叶绿体等。每种亚细胞中都存在一组特定的蛋白质，亚细胞结构为这些蛋白质行使功能提供了相对独立的生命活动场所。蛋白质在细胞质中经过翻译并合成，由蛋白质分选信号引导而被转运到特定的亚细胞中以参与细胞的各种生命活动，这一过程就称为蛋白质的亚细胞定位。

原理简介

GFP、RFP等荧光蛋白因其独特的荧光性质和灵敏性，常作为报告基因研究并分析基因产物在细胞中的定位和相互作用等。将目标蛋白与荧光蛋白的N端或者C端融合，通过瞬时转化技术或稳定遗传转化技术，使得该融合蛋白在受体材料细胞内表达，目标蛋白会牵引荧光蛋白一起定位到目标细胞器，通过显微镜观察荧光蛋白在细胞内显示的位置，确定目标蛋白的位置，从而确定目标蛋白的亚细胞定位情况。

常见问题答疑

1、构建亚细胞定位载体时，GFP融合位置为什么有N端、C端之分？

若序列中存在信号肽，则构建载体时需避开这一端来融合荧光蛋白。需注意不同的融合方式可能会得到不同的定位结果，例如融合在荧光蛋白N端的目标蛋白一般无法得到过氧化物酶体的定位结果；融合在荧光蛋白C端的目标蛋白一般无法得到线粒体、质体的定位结果。

2、为什么不同的受体材料有时得到的定位结果不一样？

不同物种的细胞在翻译表达基因时，其表达模式和影响因子不同。受物种差异的影响，同一个载体在不同的受体材料中表达的位置可能不同，因此建议实验时尽可能选用与目的基因来源相近的受体材料进行表达。

3、用水稻原生质体进行亚细胞定位时，为什么不拍摄叶绿体的自发荧光？

经测验，使用水稻黄化苗制备原生质体，载体转化效率及基因表达强度较高，而黄化苗中叶绿体较少，因此水稻原生质体定位拍照时，除非与叶绿体共定位，否则不拍摄叶绿体的自发荧光。

4、为什么要提供GFP空载的对照图片？

（1）作为整个实验过程中的操作参照，可排除因实验操作而导致目的基因没有荧光信号的影响。

（2）作为载体体系的参照，确认构建载体时所使用的载体是可正常表达荧光蛋白的。

5、为什么有的共定位图片中叶绿体通道是玫红色？

在拟南芥、烟草、玉米、大麦、小麦等材料中，种植培养苗子时是正常接受光照的，叶片中含有大量叶绿体，而叶绿素在640nm左右的激发光下可产生红色的自发荧光。当在这些含叶绿体较多的受体材料中做共定位实验时，共定位marker一般为红色荧光（在560nm左右的激发光下），实验及共聚焦拍摄时两个波长通道的荧光互不影响，但视野下看着比较混淆，尤其叠加后二者不易分清，因此只是在颜色显示上将叶绿体自发荧光设置为玫红色，以显示和共定位marker的区别。

6、为什么有的基因定位结果与预想的不一致？

对于一个特定的定位载体，只要荧光表达较好，其定位结果是确定的，不会随人为意愿或操作而改变。至于有时候和预想的结果不一样，可能和蛋白本身、选择的表达载体以及荧光蛋白融合方式等有关。

7、为什么有的普通定位结果出来后无法准确判断其定位位置？

细胞中的细胞器复杂且多样，除一些常见的、特征比较明显的细胞器外，有些细胞器在激光共聚焦下形状比较相似，例如：线粒体、过氧化物酶体、高尔基体等细胞器，它们的荧光表达形状可能都是点状，因此不易区分。这时可以结合基因的其他功能研究来判断其可能表达的位置。另外，蛋白表达本身也是一个复杂的过程，涉及到多个合成场所及转运过程，自身表达情况可能比较复杂，因此不易判断具体的表达位置。

8、为什么不先对一个基因做预测，在预测的结果上直接做共定位？

不同的预测网站有不同的计算方法，同一个基因在不同的预测网站也可能得出不同的定位结果。另外所有的结果都应是基于实验得到的，对于不清楚可能定位在哪里的基因，一般推荐先做普通定位，根据普通定位的结果再决定做哪种细胞器的共定位。

9、为什么有的基因做原生质体转化时荧光蛋白不亮？

不同物种的细胞可能对基因表达有影响，当在一种材料的原生质体中观察不到荧光时，可以考虑换一种受体材料。另外，如果是分泌蛋白，在原生质体中无法观察到荧光，此时可以考虑注射烟草叶片来观察荧光。

10、拍摄时为什么有明场通道？

（1）显示细胞状态，有活力的原生质体细胞应该是饱满圆润的，变形或破碎的细胞说明此时细胞不是最适状态或细胞已死亡。

（2）显示荧光确实是细胞内蛋白表达的，而不是细胞碎片及杂质产生的杂光。