Cell：华人学者领衔！Rhobin：从“修补旧衣”到“量体裁衣”的蛋白质设计革命

荧光成像是生命科学最锐利的“眼睛”。然而，无论是天然荧光蛋白（GFP及其衍生物），还是HaloTag、SNAP-tag等自标记标签，都源自对自然界既有蛋白质的渐进式改造。

这种“修补”策略受制于原始蛋白的进化印记：荧光蛋白成熟缓慢、光谱有限；HaloTag体积较大且热稳定性不足。当科学家想对生活在75°C热泉中的极端微生物进行成像时，现有工具几乎全军覆没。

2026年9月1日，加州大学旧金山分校Huang Bo团队（陈昱达为第一作者）在

Cell

在线发表题为

De novo pan-rhodamine binders for fluorescence microscopy from mammalian cells to extremophiles

的研究论文，该研究给出了彻底不同的答案——完全不依赖天然蛋白，从零开始计算设计全新荧光标签“Rhobin”。

关键机制：精准识别罗丹明的“荧光开关”

罗丹明染料存在非荧光内酯（L）与强荧光两性离子（Z）两种形态，二者平衡决定了其荧光特性。研究团队开发了通用设计策略，专门靶向罗丹明中高度保守的极性羧基苯基和荧光环结构，同时允许染料分子的其他部位自由替换——这意味着同一个蛋白支架可以识别不同波长、不同应用场景的整族罗丹明衍生物。

实验成功率极高：九个测试序列中有八个表现出强结合能力，而这在人工设计蛋白领域堪称惊人。

文章模式图（图源自

Cell

）

性能全面碾压：亮度、可逆与极端稳定

Rhobin集众多“理想标签”特质于一身：体积远小于传统标签；在哺乳动物细胞中亮度优于现有标签；支持可逆结合，特别适合超分辨STED成像和长时间活细胞单分子追踪，性能表现优于HaloTag；更重要的是，其极强的热稳定性使科学家首次实现了在75°C高温下对嗜酸热硫化叶菌的活细胞荧光成像，这是现有工具根本无法触及的“无人区”。

客观评价与展望

Rhobin的横空出世验证了从头设计策略的巨大潜力，它绕过了天然蛋白的进化枷锁，在初始设计中就按需定制了多重功能。需客观指出的是，当前设计主要聚焦于罗丹明家族，对其他染料家族的泛化能力仍有待拓展；实验成功率虽高但非100%，设计循环的计算成本依然不低；在复杂活体组织中的长期成像稳定性及生物相容性，也需更多体内验证。

然而，Rhobin无疑为下一代生物传感器和多色成像体系的构建奠定了模块化平台，预示着“按图索骥、量体裁衣”的蛋白质设计新纪元已然到来。

参考消息：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00934-7