一种观察蛋白结构的新技术

　　

    FRET（fluorescence resonance energy transfer）全称荧光共振能量转换技术，是华盛顿大学（University of Washington）的科学家发明的一种观察大分子蛋白的新技术。Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）2001年11月20日网络版对这一新技术进行了详细介绍

    华盛顿大学钠米技术研究所所长、生物工程助理教授Viola Vogel介绍说，一般来讲蛋白质的结构决定它的功能。但对于分子量非常大的蛋白质，对它们的精细相互作用以前知之甚少。应用这一新的技术，可以有效地示踪这些大分子蛋白的结构变化及它们之间的相互作用。

    Vogel和她所带的博士生Gretchen Baneyx 和 Loren Baugh用fibronectin做了他们最初的实验。Fibronectin（纤维连接蛋白）是一种细胞间的锚定蛋白，它可通过互相之间粘性的部分形成丝状的纤维把相邻细胞连接起来。fibronectin蛋白在胚胎发育、创伤愈合等方面发挥着重要的作用。

    上图是应用该技术显示的连接细胞的fibronectin蛋白在细胞表面排列的情况。由于被荧光标记，这些蛋白在图上清晰可见。图中绿色的荧光片段，代表肽链疏松伸展的部分。由于它们分布疏散，只能在分子间传递较低的能量，因此显绿色。红色的部分是由于fibronectin蛋白在膜上折叠得更紧密。分子间距离很近，传递的能量较高，因而就显红色。

    这种蛋白质在紧密折叠、非折叠和局部折叠的变化实际都反映了蛋白质功能的变化。

    为了从工程学角度来探究fibronectin的作用机制，即它的结构变化是如何导致功能变化的问题，Vogel博士的研究小组分别用荧光标记了fibronectin相互作用的供体和受体部分。当相互作用时，这两部分紧密地结合在一起。当供体激活时，它可以通过两种方式释放能量：
1. 将能量传递给受体，后者发出红色荧光。
2. 如果受体离得很远，大于10钠米时，它则只能放出绿色荧光。

    一钠米等于百万分之一米，约是头发丝宽度的千分之一。因此当蛋白的结构发生变化，变得致密或是疏松时，荧光分子间的距离便会发生变化，从而引起能量传递方式的变化。能量传递方式的变化又引起荧光颜色的变化。红色荧光表明蛋白是结构致密的，绿色荧光表明蛋白是结构疏松的。通过显微镜跟踪颜色的变化，科学家就能详细地了解蛋白结构的变化。

    Vogel说，这样便可以在细胞培养基上直接观察蛋白结构的变化。这是其它方法难以企及的。他们研究小组打算进一步弄清蛋白结构变化与其特殊功能的关系。

    Baugh说，他们正结合探针技术，试图暴露蛋白的活性位点，建立fibronectin结构与功能之间的联系。他们还在用相似的技术其它未名粘附分子的结构与功能关系。

    Vogel解释说，一些癌症细胞由于表面缺乏fibronectin分子，使得它们之间没有了粘性，可以向其它组织迁移。通过荧光共振能量转换技术，他们可以研究癌症转移的详细机制。她补充说，这项技术的应用非常广，决不局限于表面研究领域。（基因潮）