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质膜蛋白动力学的调控及其研究方法
植物学报
2023, 58 (4):
590-601.
DOI: 10.11983/CBB22102
质膜蛋白是细胞膜的重要组分之一, 在细胞的物质转运、离子交换、信号转导以及代谢过程中起着重要作用。质膜蛋白在膜上是运动的, 生长发育和环境因素均可改变其运动方式。因此, 研究影响质膜蛋白运动的因素及调控机制对于理解植物生长发育和应对环境改变至关重要。近年来, 显微技术发展迅速, 使得关于质膜蛋白动力学调控机制的研究逐步深入。该文详细介绍了质膜蛋白动力学及其影响因素, 概述了近几年在质膜蛋白动力学研究中常用的显微成像技术, 以期为深入研究质膜蛋白的生物学功能提供参考。  View image in article
图2
质膜蛋白动力学技术
(A) 由折射到全内反射(total internal reflection, TIR): 1束光在2种不同的介质中传播, 介质的折射率分别为n1和n2, 入射角为α, 由Snell定律可知, 光会发生折射进入另一种介质, 且在另一种介质中的传播角度与原介质不同, 当入射角α1等于甚至大于临界角α2时, 光就不会进入到较小折射率的介质中, 而是完全被反射到原来的介质中, 即发生全内反射; (B) 在荧光相关光谱法(FCS)中, 单个标记分子在焦体积内外的扩散会引起荧光随时间的波动, 通过将荧光涨落曲线拟合到适当的扩散模型, 可计算粒子数及其扩散系数; (C) 选择感兴趣区域(ROI), 用强激光束漂白, 并测量ROI中的荧光恢复时间; (D) 超分辨显微成像技术的原理示意图。FCS、SIM、STED、PALM和STORM同
正文中引用本图/表的段落
植物质膜蛋白动力学研究依赖显微观测技术。随着标记技术及显微成像系统的不断改进与发展, 显微观测的分辨率及精确度均大幅提高。全内反射荧光显微镜和荧光相关光谱法的出现不仅实现了从单层、静态、非活体到立体、动态和活体观察的飞跃, 而且使研究质膜蛋白在膜上的运动状况成为可能。新技术与各种荧光显微镜及显微技术之间的结合使用, 也将显微成像的分辨率提升至前所未有的高度。目前, 在植物质膜蛋白动力学研究中使用较为普遍的有全内反射荧光显微镜(total internal reflection fluorescence microscopy, TIRFM)、荧光相关光谱、荧光漂白恢复(fluorescence recovery after photobleaching, FRA-P)和超分辨显微等技术。下面在简要介绍这几种技术原理的基础上(图2), 对其适用对象和优缺点进行比较(表1), 同时总结其在膜蛋白动力学和植物上的应用进展, 以期更好地将显微成像技术应用于植物学领域。
本文的其它图/表
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