推荐一篇发表在Cell上的文章，文章的题目是：Temporally multiplexed imaging of dynamic signaling networks in living cells。通讯作者是麻省理工学院的Edward S. Boyden教授。Edward S. Boyden教授与Karl Deisseroth一起开创了光遗传学时代。Boyden教授课题组致力于开发成像大脑结构和动态的技术，以及雕刻大脑高速动态的工具。在活细胞水平，对特定蛋白进行荧光成像可以测量该蛋白的亚细胞位置，多个蛋白成像可以在单细胞水平观察多个信号的动态变化和关系，如信号A高时信号B低，信号A低时信号B高，可能是因为A抑制了B，只有在单个细胞中测量他们这种关系才容易看出。目前的方法最多一次可标记4个信号，使用不同颜色的荧光团，而且要用特定的显微镜。本研究中，作者提出了时间复合成像（temporally multiplexed imaging, TMI）概念，这是一种基于多个可逆光切换荧光蛋白（reversibly photoswitchable fluorescent proteins, rsFPs）的复合成像技术，根据每个荧光蛋白的衰减速率不同，对表达多个rsFP的细胞拍一个非常短的视频（几秒到十几秒），可以用普通的摄像机，使用标准解混线性代数来反转记录每个像素处荧光的时间信息，以产生该像素处的单个信号幅度，每个像素处的信号振幅仅仅是系数乘以每个荧光团的标准时间波动迹，当以加权形式求和时，构成在该像素处获得的记录轨迹。这种时间复合成像可以支持更多的信号一次成像，而且不需要任何硬件，只需要标准的荧光显微镜。为了验证时间复合荧光成像的可行性，作者探索了绿色rsFP。作者选择了一组具有不同关闭动力学的绿色rsFP，通过几个独立的验证，作者发现对含有rsFP混合物细胞的短暂摄像进行线性分解可以精确地重建信号。为了探究TMI是否有助于活细胞的成像动力学，作者基于之前已发表的泛素化荧光细胞周期指标4（FUCCI4），一种利用细胞周期调节蛋白与光谱上不同的荧光蛋白融合，来报告所有4个细胞周期阶段的指标。作者将原始FUCCI4种的荧光蛋白替换成四个TMI荧光蛋白，即Dronpa, YFP, rsGreenF-E和Skylan62A分别与Cdt130-120，SLBP18-126，Geminin1-110，histone H1.0融合，与最初的FUCCI4类似，G1-S转变的标志是rsGreenF-E荧光的出现，YFP荧光持续存在，S-G2转变的标志是稳定的rsGreenF-E荧光种YFP的损失，Skylan62A报告M期，rsGreenF-E荧光消失，Dronpa和YFP荧光出现是G1开始的标志。总之，作者使用TMI FUCCI4对细胞成像，能够识别细胞周期转变。此外，作者在观察细胞分裂周期的同时，用蓝色和红色荧光通道观察了细胞周期蛋白激酶2和4的活性。该TMI方法还可以用于报告ERK, JNK, PKA和P38活性。总之，作者提出并开发的时间复合荧光成像方法，可以在活细胞水平同时观察多个信号，有助于探究多个信号分子之间的互作。原文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)01227-8原文引用：https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.11.010
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