ライブセルスーパー解像度イメージングのための細胞透過性光モジュレータブル有機蛍光プローブを開発するための一般的な戦略

単一分子局在顕微鏡（SMLM）は、回折限界を超えて超解像イメージングを達成しますが、光変形可能な蛍光プローブの使用に大きく依存しています。ここでは、細胞浸透ペプチド（RR）3R2の顕著なサイトゾル送達能力を利用することにより、ライブセルSMLMの細胞透過性光抑制可能な有機蛍光プローブを生成するための一般的な戦略を報告します。細胞浸透性の有機フルオロフォアと認識ユニットに結合した（RR）3R2ペプチドからなる光変換可能な有機蛍光プローブを開発します。我々の結果は、これらの有機プローブが細胞透過性だけでなく、内因性標的タンパク質に特異的かつ直接標識できることを示しています。プローブを使用して、生理学的条件下でリソソームと内因性F-アクチンの超解像度画像を取得します。ライブセルで10秒の時間分解能でF-アクチンのダイナミクスを解決し、直径〜80 nmの微細なF-アクチン構造を識別します。これらの結果は、ライブセルスーパー解像度イメージングの蛍光プローブの設計に新しい道を開きます。

Single-molecule localization microscopy (SMLM) achieves super-resolution imaging beyond the diffraction limit but critically relies on the use of photo-modulatable fluorescent probes. Here we report a general strategy for constructing cell-permeable photo-modulatable organic fluorescent probes for live-cell SMLM by exploiting the remarkable cytosolic delivery ability of a cell-penetrating peptide (rR)3R2. We develop photo-modulatable organic fluorescent probes consisting of a (rR)3R2 peptide coupled to a cell-impermeable organic fluorophore and a recognition unit. Our results indicate that these organic probes are not only cell permeable but can also specifically and directly label endogenous targeted proteins. Using the probes, we obtain super-resolution images of lysosomes and endogenous F-actin under physiological conditions. We resolve the dynamics of F-actin with 10 s temporal resolution in live cells and discern fine F-actin structures with diameters of ~80 nm. These results open up new avenues in the design of fluorescent probes for live-cell super-resolution imaging.