來自EurekAlert的消息，伊利諾大學(xué)基因組生物學(xué)研究所的研究人員突破了FRET技術(shù)的局限性，開發(fā)了一個共振傳感器，來檢測細(xì)胞內(nèi)的氧化還原動力學(xué)的即時影像，這一研究成果公布在《實驗生物學(xué)與醫(yī)學(xué)》（Experimental Biology and Medicine）雜志上。
這項研究由Robert Clegg博士等人完成，Clegg博士是生物科學(xué)界發(fā)展光學(xué)顯微鏡新穎應(yīng)用的先鋒之一，他在熒光半衰期影像顯微鏡研究領(lǐng)域獲得了許多重要的研究成果。其研究組在之前的研究中已建立了一系列的FTRET供體和受體熒光蛋白在氧化還原敏感開關(guān)。
在這篇文章中，研究人員在之前研究的基礎(chǔ)上，將氧化還原敏感的綠色熒光蛋白（GFPs）的概念，轉(zhuǎn)化為FRET的成像平臺。以FRET為基礎(chǔ)的感應(yīng)器的原理主要是應(yīng)用氧化還原反應(yīng)引起氧化還原敏感開關(guān)的構(gòu)象變化，改變連接在這個開關(guān)的兩個熒光蛋白（供體和受體）間的距離，從而產(chǎn)生可被檢測的共振效率之改變。在氧化狀態(tài)下，感應(yīng)器的熒光散射波長光譜紅移（由于受體熒光增加），這和局部感應(yīng)器濃度變化或是激發(fā)光的強度無關(guān)。
以FRET為基礎(chǔ)的感應(yīng)器克服了一般以熒光強度為基礎(chǔ)的影像方法所衍生的障礙，因為只有能量轉(zhuǎn)移的效率改變時，F(xiàn)RET受體分子的熒光才會增加。FRET的這種特異性和可區(qū)別性的特征，是推動發(fā)展以共振為基礎(chǔ)，而不是只依賴單一組成的熒光強度變化作為分析方法的主要動機之一。
研究人員認(rèn)為，這個研究最主要的突破在于改進光訊號的動態(tài)范圍，也就是說加強了氧化態(tài)和還原態(tài)之間的訊號差。增加光訊號的動態(tài)范圍使得探針更容易區(qū)別復(fù)雜的生物樣品中的氧化還原狀態(tài)。此外，新探針中較高的氧化中點電位是一個用來偵測哺乳類細(xì)胞中谷胱甘肽氧化還原電位的理想工具。
以FRET為基礎(chǔ)的策略有以下的優(yōu)點：（1）能夠量化氧化還原狀態(tài)的變化，（2）不依賴感應(yīng)器的濃度，（3）模塊化設(shè)計，可以通過改變開關(guān)或模塊的熒光探針而精確地調(diào)整氧化還原敏感性和量測范圍。研究人員認(rèn)為新開發(fā)的氧化還原敏感性探針可能是至關(guān)重要的一個工具來協(xié)助我們了解化療藥物和氧化劑的藥理和毒理反應(yīng)。
最近，另外一個實驗室也發(fā)展了一個以氧化還原敏感的螢光蛋白（roGFP）為基礎(chǔ)的新穎位差量測探針。利用roGFP感應(yīng)器來量測需要有兩組被不同波長激發(fā)出來的螢光影像強度。利用兩組巰基在雙硫鍵形成/裂解的的氧化還原態(tài)之下，roGFP所產(chǎn)生的最大激發(fā)光波長來求其比值。 |
