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鬼笔环肽标记揭示心肌细胞超微结构特征

English title: Phalloidin labeling reveals ultrastructural features of cardiomyocytes

Phalloidin:来源于毒蘑菇(Amanita phalloides)的环状七肽毒素,可高特异性结合F-actin(纤维状肌动蛋白),但不结合单体G-actin。

iFluor荧光染料是一种新型的荧光染料,具有高量子产率和光稳定性,偶联于鬼笔环肽形成复合物,用于标记F-actin。

 

一、核心特点与优势:

   1.高特异性与亲和力

   a.对F-actin的结合常数(Kd)达nM级,背景信号低

   b.参考文献中用于心肌细胞肌动蛋白标记(图2B),验证其在复杂肌节结构中的可靠性(图中用的鬼笔环肽荧光染料是iFluor514-鬼笔环肽)。

2.优异的光稳定性:

   iFluor系列染料抗光漂白能力强,适合长时间动态成像或高分辨率显微镜(如共聚焦、STED)。

 

3.细胞穿透性优化:

   a.需配合细胞固定(如甲醛固定)使用,因Phalloidin无法穿透活细胞膜

   b.参考文献实验中通过固定心肌细胞实现标记(图2A),显示其适用于固定样本。

 

4.低细胞毒性:

   结合后不影响肌动蛋白动力学(如已固定样本),但需注意未结合的Phalloidin可能具有毒性。
 

二、常见应用场景

1.肌动蛋白骨架可视化

   a.用于心肌细胞(如研究中的NRCs)、成纤维细胞、神经元等细胞骨架成像。

   b.在参考文献中,与mTFP-cMyBP-C联合用于FRET实验,检测NcMyBP-C与肌动蛋白的相互作用(图2B)。

 

 

2.超分辨显微技术

   结合STED或SIM技术,实现纳米级分辨率成像(参考文献中采用STED验证定位)。

 

3.动态功能研究

   检测药物处理、机械应力或病理状态下肌动蛋白重组(如β-肾上腺素刺激后FRET效率变化)。

 

 

三、iFluor标记的鬼笔环肽与同类探针的对比

特性 Phalloidin-iFluor染料 Phalloidin-AlexaFluor染料 Phalloidin-TRITC等普通染料
亮度 高(iFluor优化) 中等
光稳定性 极佳 良好 一般
多色兼容性 可兼容多色染色 可兼容多色染色 可兼容多色染色
成本 中等偏高

 

四、使用注意事项

1.实验条件

   a.固定:建议使用4%甲醛固定细胞10–15分钟。

   b.通透:0.1% Triton X-100处理5分钟以增强染料渗透。

   c.浓度:常用工作浓度为1–5 μg/mL(参考文献中使用Phalloidin-iFluor 514标记心肌细胞)

 

五、参考文献

在《PNAS》2023年的研究中,Phalloidin-iFluor 514用于标记心肌细胞肌动蛋白薄丝(图2B),通过FRET-FLIM技术检测cMyBP-C的N端与肌动蛋白的相互作用。实验显示:

   a.松弛状态:检测到中等FRET效率(~12%),表明部分NcMyBP-C与薄丝结合。

   b.β-肾上腺素刺激:FRET效率下降(~8.55%),提示磷酸化减少NcMyBP-C与薄丝结合。

 

总结:Phalloidin-iFluor 514凭借其高特异性、光稳定性及多色兼容性,成为研究肌动蛋白动态和细胞骨架调控的理想工具,尤其在复杂肌节环境(如心肌细胞)中表现卓越。结合FRET等高级成像技术,可深入解析蛋白质相互作用机制(如cMyBP-C在心脏收缩中的调控)。

 

文献链接:https://www.researchgate.net/publication/369200766_In_situ_FRET-based_localization_of_the_N_terminus_of_myosin_binding_protein-C_in_heart_muscle_cells