JIOHS | 多模态活细胞定量FRET成像及其分析技术

研究背景

荧光共振能量转移(FRET)是目前最适合活细胞中动态分子相互作用和构象变化实时检测技术，而且FRET双杂交检测(FRET two-hybrid assay)是目前唯一可以将活细胞当成两个生物大分子的反应池进行活细胞滴定实验的研究技术，因此该技术最适合在活细胞中研究生物复合大分子结合、分离及其结构组份计量比的技术。生物大分子的功能不仅依赖于其组成成份，而且还依赖于组份之间的结合比率。FRET双杂交检测技术不仅能够在活细胞中检测两个分子之间是否有直接相互作用，而且还可以同时检测两个分子之间的亲和力常数或者解离常数以及生物复合大分子内部分子之间的结合比率。随着荧光蛋白(FPs)性能的完善和荧光探测技术的进步，基于FPs的FRET双杂交检测技术已经成功用于研究活细胞内生物大分子复合体的结合与分离，并揭示了许多精确的细胞信号转导调控机制。

内容简介

本文作者团队发展了多模态活细胞定量FRET成像及其分析技术，并研发了多模态定量FRET显微成像与分析系统。本文利用其中的部分受体光漂白定量FRET成像技术在活细胞中研究了Bax和Bcl-xl蛋白质之间的相互作用，研究结果表明：线粒体上Bax与Bcl-xl之间的相互作用要比胞质中二者的相互作用强，显示二者在胞质中可能是一种松散的结合或者是一种瞬时的结合方式，而在线粒体上两种蛋白质间是稳定的结合方式。

图文导读

图1. Bax与Bcl-xl相互作用的活细胞成像. (a) 活细胞荧光图. (b) 细胞定量FRET伪彩图. (c) FRET效率统计结果

作者团队研发全自动一键式操作的定量FRET宽场显微成像系统，成像速度可以达到视频速度，满足活细胞中动态时间实时成像的要求。利用该系统开展了活细胞信号转导分子机制的研究。

图4. 活细胞中Bax蛋白的转位与寡聚化过程动态成像与分析

图 5 线粒体上Bax，Bcl-xl, Bad和tBid蛋白质间的调控网络