Kaede

Kaede，一種光激活螢光蛋白質，起源於自然狀態的石珊瑚目的蜿蜒曲紋珊瑚（Trachyphyllia geoffroyi）。Kaede 在日語中意為楓葉。當被紫外光輻照（350-400nm）時，kaede會有從綠色螢光到紅色螢光的不可逆光轉換。它是116 kDa 的人四聚物蛋白質。據推斷作為其主要結構的四聚物結構僅28 kDa。這種四聚體化可能導致kaede結合到其他蛋白質時形成聚合物的可能性較低。

發現

kaede的光轉換螢光特性於偶然得知，首先由Ando et al.在美國國家科學院^[1]刊物報導。放置於工作檯並曝光時，kaede的一部分發現發射紅色螢光。隨後證實表明kaede初始發射綠色螢光，曝於紫外光後即光轉換，發射紅色螢光，因此命名為kaede。

應用

像所有其他螢光蛋白，kaede可作為基因表達的局部光標記物和細胞行為研究的蛋白質標記物^[2]。 很有用的一種應用是神經元的視覺呈現。由於長而薄的突起互相糾纏在一起，單獨的神經元輪廓難於刻畫出來。 kaede發現後，用來呈現單個神經元的形態很有用。神經元轉染kaede cDNA後，用紫外光輻照，光轉換後的紅色螢光態的kaede自由散布於不包括核區的細胞，延伸到樹突和軸突區域，這種技術幫助解決了基於高密度培養神經細胞複雜網絡的問題^[3]。 紫外光引起螢光色改變，即使只有一部分kaede光轉換了，標記細胞和亞細胞結構仍有效。

優點

光轉換後，kaede發射明亮而穩定的紅色螢光，並可在有氧條件下持續數月。紅色螢光態相較於綠色更亮更穩定，未光轉換的綠態發射紅色螢光強度非常低。 相較於其他光轉換之前的蛋白質，kaede發射明亮得多的綠色螢光。 kaede的轉換光和激發光可完全區分。

限制

雖kaede光轉換之前後發射紅-綠螢光強倍率是2000，在多標記方面同時利用紅綠螢光亦可引起問題。kaede四聚物化可能干擾標記蛋白的定位和追蹤。這些限制了kaede用作蛋白標記物。

參考

1. Ando, R., Hama, H., Hino, M.K., Mizuno, H., and Miyawaki, A. (2002). An optical marker based on the UV-induced green-to-red photoconversion of a fluorescent protein. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99 (20), 12651-6.
2. Mizuno, H., Mal, T.K., Tong, K.I., Ando, R., Furuta, T., Ikura, M., and Miyawaki, A. (2003). Photo-Induced Peptide Cleavage in the Green-to-Red Conversion of a Fluorescent Protein. Cell Press 12 (4), 1051-8.
3. Schwartz, J.L., Bonnet, N.A., and Patterson, G.H. Photobleaching and photoactivation:following protein dynamics in living cells.
4. Mutoh, T., Miyata, T., Kashiwagi, S., Miyawaki, A., and Ogawa, M. (2006). Dynamic behavior of individual cells in developing organotypic brain slices revealed by the photoconvertable protein Kaede. Experimental Neurology 200 (2), 430-7.
   
5. Tomura, M., Yoshida, N., Tanaka, J., Karasawa, S., Miwa, Y., Miyawaki, A., and Kanagawa, O. (2008). Monitoring cellular movement in vivo with photoconvertible fluorescence protein 「Kaede」 transgenic mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (31), 10871-6.
6. Dittrich, P.S., Scha, S.P. and Schwille, P. (2005). Characterization of the Photoconversion on Reaction of the Fluorescent Protein Kaede on the Single-Molecule Level. Biophysical Journal 89, 3446-55.