发布日期：2022年07月 录制日期： 2021年10月 观看量：634

Super-resolution microscopy in biomedical research：Challenges and potentials

来自于德国耶拿大学的Eggeling教授在此次讲座中主要介绍了他们实验室在生物膜分子运动研究中STED-FCS的应用。分子扩散运动一般可用于分子结合力的研究，例如，荧光标记的小分子在和大分子结合后，由于质量变大，运动速率降低；另一个重要的应用在于在纳米尺度上研究细胞膜上的生物活性。

而研究分子扩散运动的经典方法之一就是荧光相关光谱（Fluorescence Correlation Spectroscopy, FCS）。FCS通过测定溶液中微区内发光粒子因布朗运动或化学反应而产生的荧光涨落现象，分析荧光涨落的相关函数而获得单个粒子的浓度、化学动力学等参数信息。细胞膜上的脂筏富含胆固醇和鞘磷脂，是一个高度异质化和活跃的微小区域（<200nm），正是由于这一特点，使得其上的分子运动很难被观察到。

为了研究这一问题，Eggeling教授团队构建了两个荧光标记（Atto647N）的脂类分子，甘油磷脂（PE）和鞘磷脂(SM)，利用FCS来观察这两个分子在质膜上的运动方式。PE和SM在膜上聚集、运动方式不同，SM更加密集，以一个整体来运动，运动速率应该较慢；而PE则是以散落的形式，更自由、快速的运动。使用Confocal-FCS来观察这两者的运动差别，由于空间分辨率的不足，无法得出有效FCS数据来支持以上假设。Eggeling教授进而使用了可以提供更高空间分辨率的STED-FCS来进行观察。分析结果表明PE在膜上是自由扩散，而SM会时不时被有胆固醇参与的“陷阱”捕获而停止运动。线扫STED-FCS结果表明，SM被捕获（trapping）的时间大概持续几秒，且这种现象只有在空间分辨率高于80nm时才可观察到。STED-FCS研究分子运动的方法可用于研究在免疫反应中T细胞的激活过程里脂类分子的运动机制和HIV病毒侵染宿主细胞后的Budding过程中的所涉及的脂类分子。