Schneller, heller, vielseitiger

SNAP-tag2 überzeugt laut Forschenden mit einer Reihe funktioneller Verbesserungen. Der neue Substratsatz zeigt eine beschleunigte Reaktionskinetik und ermöglicht eine effizientere Fluoreszenzmarkierung – auch in lebenden Zellen. Darüber hinaus funktioniert das System zuverlässig in verschiedenen bildgebenden Verfahren und ist unter anderem kompatibel mit superauflösender Mikroskopie wie der STED-Mikroskopie.

„SNAP-tag wurde ursprünglich aus einem menschlichen DNA-Reparaturenzym entwickelt. Ein bereits stark verändertes Protein weiter zu verändern, war eine der größten Herausforderungen in unserer Arbeit“, erklärt Stefanie Kühn, die das Projektteam leitete. Zu diesem gehörten neben Wissenschaftler*innen des Max-Planck-Instituts auch Forschende der Universität Groningen, darunter Julien Hiblot, Veselin Nasufovic und Institutsdirektor Kai Johnsson. Kühn weiter: „Außerdem wollten wir einen Substratkern finden, der in Zellen mit verschiedenen Fluorophoren gut funktioniert. Wir haben uns für eine Kombination aus Substratoptimierung und Protein-Engineering entschieden, um SNAP-tag2 zu entwickeln.“

Hundertfach höhere Markierungsrate

Ein häufiges Problem bisheriger SNAP-tag-Methoden ist die vergleichsweise langsame Reaktion der Markierung sowie die geringe Zellpermeabilität der Substrate. SNAP-tag2 begegnet diesen Einschränkungen mit neuen, besonders durchlässigen Substraten und einer drastisch erhöhten Reaktionsgeschwindigkeit. Laut den Forschenden ist die Markierungsrate um den Faktor 100 gegenüber bisherigen SNAP-tag-Substrat-Paaren verbessert.

Deutlich hellere Fluoreszenz

Auch in puncto Leuchtkraft setzt SNAP-tag2 neue Maßstäbe: Mit stark fluoreszierenden Farbstoffen markiert, erreicht das System eine bis zu fünfmal höhere Fluoreszenzintensität als sein Vorgänger. Die optimierte Variante zeigt darüber hinaus verbesserte Resultate bei der Anwendung in Säugetierzellen und in Hefe. Selbst Zelltypen, die bisher als wenig geeignet für chemische Markierungen galten – etwa Hefezellen – können nun effizient markiert werden.

„SNAP-tag2 ist zusammen mit seinen verbesserten Substraten in allen von uns getesteten Anwendungen den bisher verwendeten SNAP-tag-Versionen überlegen. Wir hoffen, dass es sich auch in In-vivo-Anwendungen bewähren wird“, sagt Stefanie Kühn.

Perspektiven für die Zellbildgebung

Die Forschenden sind überzeugt, dass SNAP-tag2 einen breiteren Einsatz des bewährten Protein-Tags in Echtzeit-Zellbildgebung und anderen lebenswissenschaftlichen Anwendungen ermöglichen wird. Zudem bietet das neue System Potenzial für künftige Mehrfarbenbildgebungs-Experimente – eine Perspektive, die besonders für komplexe zellbiologische Fragestellungen vielversprechend ist.

Originalpublikation
Kühn, S., Hiblot, J., Nasufovic, V., Johnsson, K. et al. (2025). An enhanced SNAP-tag toolbox for protein labeling in living cells. Nature Chemical Biology. DOI: 10.1038/s41589-025-01942-z

Quelle: Max-Planck-Institut für medizinische Forschung