基于FRET荧光蛋白探针的活体定量分子影像方法探究

目的荧光共振能量转移(fluorescent resonance energy transfer,FRET)探针由于自身仍存在诸多局限,其在活体成像领域尚未得到广泛应用。本文旨在解决FRET探针在活体定量分子影像应用中所存在的瓶颈问题,即如何利用FRET探针精准计算目标物浓度,以及如何基于FRET探针实现三维成像。方法基于探针和目标物结合时的化学反应平衡关系,提出一种新型分析方法,以精确定量待测物[钙调素(calmodulin,Ca M)]的浓度。同时对于FRET探针的活体分子成像,结合荧光透射成像(3DFMT)方法,建立了可进行三维时空动态FRET检测的平台系统,对FRET探针的测量结果(即待测物浓度)进行实时定量的三维重建。结果准确地定量了待测物Ca M浓度,并得到了高质量的3D-FRET分布影像。结论提出FRET探针在活体成像应用领域两个关键问题的解决方案,为基因编码FRET探针向活体分子影像领域的推广奠定了重要的技术基础。

基于FRET原理构建AtLHT1转运底物筛选探针

【目的】为提高导向药物筛选通量,加快导向农药分子设计、合成、筛选等研发速度,构建基于拟南芥氨基酸转运蛋白AtLHT1的荧光共振能量转移(Fluorescence resonance energy transfer,FRET)探针作为导向农药筛选平台。【方法】构建CFP-LHT1-YFP的三明治探针,分别在大肠埃希菌Escherichia coli BL21(DE3)原核细胞和BY4741酵母细胞中进行表达、鉴定和纯化。采用荧光酶标仪和激光共聚焦检测FRET效率的变化。【结果】CFPAtLHT1-YFP融合蛋白探针纯化后,分别与供试氨基酸和草甘膦混合,供试氨基酸和草甘膦的加入导致探针蛋白的FRET比率发生明显变化,草甘膦处理使D535 nm/D480 nm升高7%~12%,其变化趋势与阳性配体甘氨酸和谷氨酸接近,而加入阴性配体精氨酸则没有明显变化。同时,FRET比率呈现底物浓度依赖。样品中分别加入1、5和30 mmol/L的草甘膦溶液,20 min后检测到D535 nm/D480 nm分别升高3%、1%和13%,阳性配体也存在FRET比率随着底物浓度上升而升高的趋势,而阴性配体变化不规则。利用光漂白法检测到氨基酸或草甘膦处理后单个酵母细胞的FRET效率发生明显变化。加入阳性对照的甘氨酸和谷氨酸后,FRET效率变化明显,其中,甘氨酸和谷氨酸的FRET效率分别达到30%和26%;加入草甘膦处理的FRET效率与谷氨酸接近,达26%;含PBS的空白对照组没有明显的FRET效率变化。【结论】AtLHT1-FRET探针可以与中性氨基酸甘氨酸和酸性氨基酸谷氨酸结合,但不结合碱性氨基酸精氨酸;FRET效率因不同底物有所差异,且具有一定的底物浓度依赖性;同时,证明了草甘膦能够被氨基酸转运蛋白AtLHT1转运。

基于单波长激发的定量FRET成像

本文发展了一种针对于固定FRET质粒的单波长激发的E-FRET方法(SDW-E-FRET)。相比于EFRET方法,SDW-E-FRET只需要测量供体激发时供体通道的荧光强度(IDD)和FRET通道的荧光强度(IDA),因此该方法可以实现活细胞的快速定量FRET成像。结合双通道荧光显微成像系统,该方法无需任何机械切换,定量FRET成像的速度只取决于CCD相机的成像速度,因而特别适合活细胞实时动态定量FRET成像。在本研究小组发展的双通道荧光显微镜平台上,应用SDW-E-FRET方法测量了C5V和C17V的FRET效率,得到了与其它方法测量的一致的结果。

实时荧光PCR熔解曲线法快速鉴定嗜肺军团菌

目的建立特异、快速、敏感的实时荧光PCR熔解曲线基因分型方法,并探讨该法在鉴定嗜肺军团菌中的应用价值。方法根据嗜肺军团菌16S rRNA基因保守序列设计引物和猝灭FRET探针建立实时荧光PCR熔解曲线方法,优化引物与探针浓度,用15株嗜肺军团菌、30株非嗜肺军团菌及7株其他病原菌标准菌株验证该方法的特异性、敏感性和重复性,用该法检测117例临床痰标本并进行基因测序。结果 15株不同血清型的嗜肺军团菌Tm值均为57℃;7株非嗜肺军团菌Tm值为43℃,1株Tm值为45℃;其余22株非嗜肺军团菌和7株其他病原菌均无明显Tm值。该方法最低检出限可达0.1 pg/μL。检测117例痰标本发现3株嗜肺军团菌,与PCR基因测序法检测结果一致。结论实时荧光PCR熔解曲线法可特异、快速和敏感地检测嗜肺军团菌,适用于临床痰标本的嗜肺军团菌检测。