日前,美國伊利諾大學基因組生物學研究所開發(fā)成功用于來檢測細胞內(nèi)的氧化還原動力學的即時影像的共振傳感器。

RobertClegg博士在生物科學界發(fā)展光學顯微鏡應(yīng)用的先鋒之一,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。并建立了一系列的 FTRET供體和受體熒光蛋白在氧化還原敏感開關(guān)。

將氧化還原敏感的綠色熒光蛋白(GFPs)的概念,轉(zhuǎn)化為 FTRET的成像平臺。以 FTRET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),這與局部感應(yīng)器濃度變化或是激發(fā)光的強度無關(guān)。

以 FTRET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,FTRET受體分子的熒光才會增加。FTRET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。

該項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胞中谷胱甘肽氧化還原電位的理想工具。

以 FTRET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。

研究人員認為,氧化還原敏感共振性傳感器將是人們了解化療藥物和氧化劑的藥理和毒理反應(yīng)的一個至關(guān)重要的工具。