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荧光蛋白(FPs)现已逐渐发展成为生物科学等领域最重要的研究工具之一。其中,绿色荧光蛋白(GFP)已是一种在当今生命科学和医学研究中被广泛使用的示踪物。GFP有一个由11个反平行的β折叠形成一个桶状结构,其生色团与一个α螺旋相连位于桶状结构的中央。随着对荧光蛋白研究的深入,特别是对其发光原理及生色团的研究,研究者发展了许多基于GFP的成像新体系。例如,基于split-GFP的双分子荧光互补系统(BiFC),以及基于人工合成GFP生色团的GFP模拟物。本文基于BiFC和红色荧光蛋白(RFP)模拟物,开展了细胞膜成像等方面的研究,具体工作如下:1、合成超折叠绿色荧光蛋白sfGFP的cDNA,利用分子克隆技术构建表达大片段重组质粒,在原核表达并纯化蛋白片段sfGFP1-9及sfGFP1-10。将人工合成的小片段S10-11和S11分别与上述大片段孵育,能复合出发荧光的完整GFP。该研究工作为后续新分析传感方法的开发奠定基础。2、本研究组开发了一种红色荧光蛋白模拟物(RMFP),它是由RFP生色团结构类似物DFHBFSI和一段G-四链体DNA链NG16组成。RMFP具优异的光物理性质,包括大斯托克斯位移(93 nm)、抗光漂白性强、双光子荧光性质等。我们首先成功实现了 RMFP基于胆固醇的细胞膜成像。同时,基于RMFP和膜蛋白核酸适配体,我们发展了一款膜蛋白特异性探针(MPP),成功实现了对三种膜蛋白(酪氨酸激酶-7(PTK7)、肝细胞生长因子受体(HGFR)、上皮细胞粘附分子(EpCAM))的细胞膜成像。3、为了进一步研究PTK7-MPP能否在细胞膜表面实现特异靶向性的荧光成像,实验构建PTK7真核表达质粒和基于哺乳动物细胞表面展示系统pDisplayTM在CCRF-CEM细胞表面表达EGFP质粒。荧光共定位实验结果表明EGFP通道和MPP通道的曼德的重叠系数为0.90。同时,MPP可以对细胞膜进行连续2小时的荧光成像监测,这对长时间研究细胞膜表面的相关生物进程具有重大意义。此外,PTK7-MPP可以实现对厚度约100 μm组织切片的双光子成像。