日前,美国伊利诺大学基因组生物学研究所开发成功用于来检测细胞内的氧化还原动力学的即时影像的共振传感器。

RobertClegg博士在生物科学界发展光学显微镜应用的先锋之一,在荧光半衰期影像显微镜研究领域获得了许多重要的研究成果。并建立了一系列的 FTRET供体和受体荧光蛋白在氧化还原敏感开关。

将氧化还原敏感的绿色荧光蛋白(GFPs)的概念,转化为 FTRET的成像平台。以 FTRET为基础的感应器的原理主要是应用氧化还原反应引起氧化还原敏感开关的构象变化,改变连接在这个开关的两个荧光蛋白(供体和受体)间的距离,从而产生可被检测的共振效率之改变。在氧化状态下,感应器的荧光散射波长光谱红移(由于受体荧光增加),这与局部感应器浓度变化或是激发光的强度无关。

以 FTRET为基础的感应器克服了一般以荧光强度为基础的影像方法所衍生的障碍,因为只有能量转移的效率改变时,FTRET受体分子的荧光才会增加。FTRET的这种特异性和可区别性的特征,是推动发展以共振为基础,而不是只依赖单一组成的荧光强度变化作为分析方法的主要动机之一。

该项研究最主要的突破在于改进光讯号的动态范围,也就是说加强了氧化态和还原态之间的讯号差。增加光讯号的动态范围使得探针更容易区别复杂的生物样品中的氧化还原状态。此外,新探针中较高的氧化中点电位是一个用来侦测哺乳类细胞中谷胱甘肽氧化还原电位的理想工具。

以 FTRET为基础的策略有以下的优点:(1)能够量化氧化还原状态的变化,(2)不依赖感应器的浓度,(3)模块化设计,可以通过改变开关或模块的荧光探针而精确地调整氧化还原敏感性和量测范围。

研究人员认为,氧化还原敏感共振性传感器将是人们了解化疗药物和氧化剂的药理和毒理反应的一个至关重要的工具。