來自EurekAlert的消息，伊利諾大學(xué)基因組生物學(xué)研究所的研究人員突破了FRET技術(shù)的局限性，開發(fā)了一個(gè)共振傳感器，來檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)的氧化還原動(dòng)力學(xué)的即時(shí)影像，這一研究成果公布在《實(shí)驗(yàn)生物學(xué)與醫(yī)學(xué)》（Experimental Biology and Medicine）雜志上。

這項(xiàng)研究由Robert Clegg博士等人完成，Clegg博士是生物科學(xué)界發(fā)展光學(xué)顯微鏡新穎應(yīng)用的先鋒之一，他在熒光半衰期影像顯微鏡研究領(lǐng)域獲得了許多重要的研究成果。其研究組在之前的研究中已建立了一系列的FTRET供體和受體熒光蛋白在氧化還原敏感開關(guān)。

在這篇文章中，研究人員在之前研究的基礎(chǔ)上，將氧化還原敏感的綠色熒光蛋白（GFPs）的概念，轉(zhuǎn)化為FRET的成像平臺(tái)。以FRET為基礎(chǔ)的感應(yīng)器的原理主要是應(yīng)用氧化還原反應(yīng)引起氧化還原敏感開關(guān)的構(gòu)象變化，改變連接在這個(gè)開關(guān)的兩個(gè)熒光蛋白（供體和受體）間的距離，從而產(chǎn)生可被檢測(cè)的共振效率之改變。在氧化狀態(tài)下，感應(yīng)器的熒光散射波長(zhǎng)光譜紅移（由于受體熒光增加），這和局部感應(yīng)器濃度變化或是激發(fā)光的強(qiáng)度無關(guān)。

以FRET為基礎(chǔ)的感應(yīng)器克服了一般以熒光強(qiáng)度為基礎(chǔ)的影像方法所衍生的障礙，因?yàn)橹挥心芰哭D(zhuǎn)移的效率改變時(shí)，F(xiàn)RET受體分子的熒光才會(huì)增加。FRET的這種特異性和可區(qū)別性的特征，是推動(dòng)發(fā)展以共振為基礎(chǔ)，而不是只依賴單一組成的熒光強(qiáng)度變化作為分析方法的主要?jiǎng)訖C(jī)之一。

研究人員認(rèn)為，這個(gè)研究最主要的突破在于改進(jìn)光訊號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，也就是說加強(qiáng)了氧化態(tài)和還原態(tài)之間的訊號(hào)差。增加光訊號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍使得探針更容易區(qū)別復(fù)雜的生物樣品中的氧化還原狀態(tài)。此外，新探針中較高的氧化中點(diǎn)電位是一個(gè)用來偵測(cè)哺乳類細(xì)胞中谷胱甘肽氧化還原電位的理想工具。

以FRET為基礎(chǔ)的策略有以下的優(yōu)點(diǎn)：（1）能夠量化氧化還原狀態(tài)的變化，（2）不依賴感應(yīng)器的濃度，（3）模塊化設(shè)計(jì)，可以通過改變開關(guān)或模塊的熒光探針而精確地調(diào)整氧化還原敏感性和量測(cè)范圍。研究人員認(rèn)為新開發(fā)的氧化還原敏感性探針可能是至關(guān)重要的一個(gè)工具來協(xié)助我們了解化療藥物和氧化劑的藥理和毒理反應(yīng)。

最近，另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)室也發(fā)展了一個(gè)以氧化還原敏感的螢光蛋白（roGFP）為基礎(chǔ)的新穎位差量測(cè)探針。利用roGFP感應(yīng)器來量測(cè)需要有兩組被不同波長(zhǎng)激發(fā)出來的螢光影像強(qiáng)度。利用兩組巰基在雙硫鍵形成/裂解的的氧化還原態(tài)之下，roGFP所產(chǎn)生的最大激發(fā)光波長(zhǎng)來求其比值。