FPR实验装置的一些改进

荧光漂白恢复(FPR)技术最初由 Peters 等(1974)提出,后经 Koppel 和 Smith 等加以改进和发展,目前已广泛用于测量细胞膜和人工膜分子的侧向运动。根据 FPR 原理,我们于1981年组装了一     

荧光漂白恢复技术在细胞生物学中的应用

荧光漂白恢复(FPR)技术已发展成为定量测定细胞膜分子的流动性的方法之一。本文着重介绍了FPR技术应用于测定细胞膜中和细胞质内分子的运动,这些测定将有助于研究活细胞中膜分子的运动方式、功能及其相互关系。     

光致漂白荧光恢复技术及其进展

本文概述了荧光漂白恢复(FPR)技术的基本原理、方法、现状和最新进展。其次论述了影响FPR测量的若干因素及FPR对细胞的影响。     

FPR 实验结果的计算机分析

自1976年 Axelrod 等人首先建立了荧光漂白恢复(简称 FPR)理论以来,该理论已被广泛用于研究细胞膜中脂类和蛋白质的侧向运动。我们实验室于1980年建立了 FPR 实验装置,并测定了鼻咽癌细胞膜表面受体的扩散系数,和研究了林蛙卵表面受体的运动方式。在数据处理过程中,感到漂白后的初始荧光强度 F_k(0)、漂白后荧光恢复的渐近值 F_k(∞)以及漂白参量K 的不确定性均会增加实验结果计算的误差。Yguerabide 首先注意到了这一问题,提出了减小计     

萎缩性肌强直(MYD)患者红细胞膜生物物理特性的研究

作者用荧光方法测定了MYD患者红细胞和正常人红细胞在不同细胞外液K~+浓度下的膜电位,结果MYD患者红细胞膜电位比正常人高;荧光偏振法研究结果表明,MYD患者红细胞膜流动性比正常人高;细胞电泳方法发现MYD患者红细胞电泳迁移率亦较正常人高.这些生物物理特性的改变是相互联系的、反映了MYD患者红细胞膜结构的变化并将直接影响膜的代谢和功能.     

荧光相关谱测量技术研究

荧光相关谱(fluorescence correlation spectroscopy,FCS)是对处于热平衡态条件下的荧光分子发出的荧光强度涨落进行时间相关处理的一种单分子检测方法,能够直接测量分子在溶液里的扩散系数和浓度.影响FCS测量扩散系数准确性的因素有分子量子效率,测量时间,样本折射率和温度偏差等.用FCS分别测量溶有荧光染料罗丹明6G(rhodamine 6G,Rh.6G)和青色素Cy5甘油水溶液的粘滞系数,实验结果表明:荧光分子的量子效率是影响测量准确性的重要因素,要求其每秒发射的光子数目(photon counts per second,cps)至少达到1 000(photons/s).     

双光子激发荧光各向异性度的成像

荧光各向异性度 (fluorescence anisotropy) 测量可以获得荧光分子的转动速度信息,进而了解分子质量、结构、以及与周边环境的相互作用情况 . 围绕一台双光子激发扫描荧光成像系统,通过改变外光路和图像记录与处理程序,从而实现了双光子激发荧光各向异性度成像,并针对一些典型样品和体系,展示了该方法的应用 . 实验中观察了 FITC 荧光分子、 FITC 结合的 CD44 抗体分子及与肿瘤细胞表面受体结合的 FITC-CD44 抗体分子 . 测量结果表明,不同分子质量、不同微观环境状态下的荧光分子,其各向异性度大小不同,在各向异性度图中能够被明显区分 . 荧光各向异性度成像能够定量测量样品微区的各向异性度值,并以二维图像的形式直观表达,是各向异性度测量与成像技术的良好结合 .     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布*

摘要目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293 细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。 方法：分别用mEos2、Dronpa 等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2 亚基,将这些质粒在HEK293 细胞内瞬时转染以表 达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及 单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技 术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK 通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的α亚基和β2 亚基在细胞膜上完全共 定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2 亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间 距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2 亚基的蛋白单分子, 它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和β亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大 分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表 达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

膜脂物理状态的变化与肺腺癌细胞A549的顺铂耐药性

用荧光探剂DPH分别标记药物敏感的肺腺癌细胞A549和抗顺铂药物的肺腺癌细胞A549/DDP, 对其膜脂物理状态的变化研究结果表明, 对顺铂药物敏感的A549的DPH各向异性值(P)为0.162, 而抗顺铂药物的A549/DDP者为0.194, 统计分析表明二者具有明显的差异. 当用可探测细胞膜脂双层不同层次的荧光探剂2-AS, 7-AS和12-AS进一步测定不同层次的膜脂质分子的流动性变化时, 结果表明: 分别反映膜表层和中层的2-AS和7-AS的各向异性值, 对敏感性的A549细胞分别为0.134和0.144, 具抗药性的A549/DDP细胞则分别为0.171和0.178. 而反映膜深层脂质分子变化的12-AS的各向异性值二者却无显著差异. 这提示, 两种细胞膜脂流动性的变化主要反映在膜的表层和中层. 同时, 用MC540荧光探剂标记两种细胞膜在FCM (flow cytometry)上测定反映膜脂质分子头部堆积程度差异的二维散点图及频数分布直方图的结果分析也表明, A549/DDP细胞膜脂质分子的有序性增加, 即流动性降低. 用气相色谱测量两株细胞膜脂肪酸的不饱和度, A549/DDP细胞膜脂肪酸的不饱和度明显低于A549细胞, 进一步肯定了上述结果. 结果提示, 在药物长期作用下, 膜脂物理状态的变化亦可能是肿瘤细胞具有抗药性的原因之一.     

甲酰肽受体2研究进展

甲酰肽受体2(FPR2)是一种趋化物质受体,属于G蛋白偶联受体家族。FPR2不仅高表达于嗜中性粒细胞和单核/巨噬细胞,在其他多种组织细胞中也有表达。FPR2的配体可分为多肽/蛋白和脂类两大类。FPR2与不同的激动剂结合产生不同的效应。研究发现,FPR2参与多种生理和病理过程,包括防御反应、炎症、神经退行性疾病、肿瘤、糖脂代谢紊乱相关疾病等。FPR2是治疗多种疾病的潜在靶标。本文对近年来在FPR2激动剂、信号转导、生理功能和病理意义方面的研究进展作一综述。     

ABC法在膜受体流动性测量中的应用

本文首次把ABC法应用于受体流动性测量中的膜表面受体荧光标记,利用FRAP(Fluorescence Recovery After Photobleaching)技术实现了细胞内吞过程中膜受体流动性变化的测量.实验用Con A—Biotin和Avidin—FITC(ABC法)标记巨噬细胞ConA受体,测量ConA刺激不同时间细胞膜表面受体的荧光强度、扩散系数和荧光恢复率的变化.结果显示ABC标记法适合于测量细胞内吞过程中膜表面受体的流动性变化,且具有较高的灵敏度高;巨噬细胞受ConA刺激后,膜表面ConA受体的扩散系数和荧光恢复率较静息状态时明显降低.     

Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖运输体异常的研究

用葡萄糖跨膜运输蛋白的抑制剂－根皮素,观察到它对Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖输入的抑制常数显著增大,提示了患者葡萄糖运输体外侧和底物分子结合位点发生了结构改变。进一步,测量了和膜上葡萄糖运输体能特异结合的葡萄糖、细胞松弛素Ｂ、根皮素等对血影膜上色氨酸残基荧光的淬灭效应。由淬灭效应前后血影膜荧光强度的相对变化,证实患者红细胞膜对葡萄糖转运功能的异常和运输蛋白中某些色氨酸残基（特别是膜外侧区段）周围结构的改变有关。     

BK通道在细胞膜上的单分子定位及空间分布

目的：研究大电导、钙离子和电压激活的钾离子通道（BK通道）在HEK293细胞膜上的单分子定位及其总体空间分布情况。方法：分别用mEos2、Dronpa等荧光蛋白标记BK通道的α亚基和辅助性β2亚基,将这些质粒在HEK293细胞内瞬时转染以表达通道蛋白,然后用激光共聚焦荧光显微成像、全内反射荧光显微成像、光敏定位荧光成像等技术观察BK通道的亚细胞定位及单分子分布,并用电生理实验技术检测荧光蛋白对BK通道有影响。结果：激光共聚焦荧光显微成像和全内反射荧光显微成像技术只能在亚细胞水平定位通道蛋白,BK通道在细胞膜上聚集并形成不规则的蛋白簇,它的仅亚基和β2亚基在细胞膜上完全共定位;光敏定位荧光成像技术成功定位BK通道蛋白簇里面的单分子,虽然α和β2亚基紧紧靠在一起,它们之间依然存在空间距离;BK通道的质膜表达和功能特性不受荧光蛋白的影响。结论：BK通道蛋白簇里面包含大量的α和β2亚基的蛋白单分子,它们紧密地聚集在一起,但是并没有完全共定位,在分子水平上揭示了BK通道α和p亚基功能耦合的结构基础,为以后研究大分子蛋白质间的相互作用机制提供了很好的分子模型,光敏定位荧光成像技术作为一种全新的单分子荧光成像手段,在基因表达、信号通路、蛋白质相互作用等许多重要生命活动的研究中发挥重要作用。     

竹红菌甲素对红细胞膜内脂双层的微扰

本文以荧光探针为手段,以人红细胞膜为材料,测量了膜偏振度的改变,荧光探针能量转移,荧光峰的蓝移和甲素激发峰的分裂。结果表明在有竹红菌甲素存在时,红细胞膜偏振度增加,探针荧光强度减小,荧光峰蓝移。甲素浓度增加时,上述现象更加明显,即它们之间有正的相关关系。同时,甲素激发光谱的a带发生分裂。据此,我们认为甲素对红细胞膜内脂双层产生明显微扰,甲素与红细胞膜间存在着相互作用。在甲素浓度较大时,它主要是渗入到红细胞膜脂双层的深层部位(膜脂肪酸链的12—16位)。     

快速展示糖苷水解酶活性架构单点突变导致结合力变化的电泳技术

酶分子在长期进化过程中形成一系列氨基酸残基组成的活性架构,参与底物的识别、结合与催化过程,而活性架构中相应氨基酸残基是如何影响酶分子结合底物的能力,进而影响酶分子的催化效率,一直是酶分子理性改造研究的热点.利用亲和电泳技术,可以快速展示内切纤维素酶Tr Cel12A和木聚糖酶Tl Xyn A活性架构中不同突变体的催化活性及其迁移率的变化,进而通过在不同底物浓度凝胶中蛋白质相对迁移率变化程度的定量回归分析,发现由氨基酸单点突变导致蛋白质迁移率的相对变化,可以定量表征酶分子突变前后结合底物能力的变化.亲和电泳测定的有效阻滞常数Kb值与等温滴定量热法和荧光光谱法测定的相关参数比较具有明显相关性.由于亲和电泳技术在测定酶分子与底物的结合能力时具有简便、快速、灵敏的特点,因而可作为常规生化实验室常规普筛技术来检测突变文库中系列突变体导致结合力的变化.     

用荧光偏振法研究人胚肺二倍体成纤维细胞膜脂流动性

细胞膜的正常功能有赖于膜结构的完整和膜脂的恒定流动,细胞膜脂流动性是细胞膜的主要动力学特性。许多资料说明,膜的这种特性与细胞发育、分化增殖、免疫反应和信息传递等生物学基本功能密切相关。可以用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射、电子自旋共振(ESR)、核磁共振(NMR)及荧光偏振法等从不同角度对膜流动性进行研究。其中荧光偏振法比较简便,理论解释比较容易,荧光偏振度参数     

人胃癌细胞在丁酸钠的诱导下膜分子运动与膜相关骨架的关系

体外培养的人胃癌细胞,用丁酸钠处理后,显示细胞表面FN及细胞胞质微丝的变化,同时用荧光漂白恢复方法对细胞膜ConA受体复合物侧向扩散运动进行测定。结果表明,经丁酸钠处理后的细胞,胞质微丝及细胞膜表面FN均较对照组增加,而细胞膜分子侧向扩散运动减慢,说明与细胞膜相连的细胞骨架的变化对膜分子侧位运动具有牵制作用。     

伴刀豆球蛋白A与巨噬细胞膜受体结合引起膜蛋白和膜脂分子运动及电荷的变化

本文利用荧光漂白恢复,顺磁共振和细胞电泳等技术研究外源性配体伴刀豆球蛋白A与巨噬细胞膜受体结合后膜蛋白及膜脂分子运动以及细胞表面电荷变化,结果表明,细胞膜表面蛋白分子侧向扩散速度减慢;膜脂分子流动性减慢,烃链有序性增强;细胞电泳速度加快。此等对阐明伴刀豆球蛋白A作为外源信息导致细胞膜分子动力学变化以及电荷改变有重要的生物学意义。     

一种原位示踪外源目的基因表达载体的构建

应用分子克隆技术 ,分别将增强型绿色荧光蛋白 (enhancedgreenfluorescentprotein ,EGFP)、内部核糖体进入位点 (internalribosomeentrysite,IRES)和编码H-ras基因C端 2 0个氨基酸的DNA(rasc2 0 )片段插入真核表达载体pcDNA3,构建真核重组表达载体并将其命名为pZX。通过脂质体介导将该载体转染人宫颈癌细胞系HeLa ,培养过夜后在荧光显微镜下观察绿色荧光蛋白在细胞内的分布 ,并与pEGFP-C3质粒DNA转染该细胞系进行比较。结果表明 ,转染pZX载体的实验组细胞膜发出绿色荧光 ,而对照组绿色荧光则均匀弥散于整个细胞中 ,工具性载体pZX已构建成功     

用科学史料引导学生探究学习的尝试--"细胞膜结构"的教学设计

利用生物学史料进行探究 ,是提高学生科学素养 ,培养创新精神最有效的教学方法之一。阐述在“细胞膜结构”一节中 ,运用科学史料引导学生进行探究学习的尝试。1　教材分析1.1　知识要点◆细胞膜保护着细胞 ,并对进出细胞的物质加以控制。◆细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成。◆磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架 ,蛋白质分子有的嵌插、有的贯穿在磷脂双分子层中。◆磷脂分子和蛋白质分子可以流动是细胞膜的结构特点。◆细胞膜的外表有一层糖被与细胞表面的识别有密切关系。1.2　关键术语　细胞膜　磷脂分子　蛋白质分子　双分子层　流…