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蛋白質(zhì)常常以復(fù)合體形式發(fā)揮功能。例如，包括G蛋白在內(nèi)的許多信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白以異三聚體形式行使功能。在細(xì)胞內(nèi)原位監(jiān)測多蛋白復(fù)合體，對其功能解析極為重要，但一直存在方法學(xué)挑戰(zhàn)。而且，由于受到普通光學(xué)顯微成像分辨率限制，蛋白復(fù)合體內(nèi)亞基相互作用的精細(xì)成像研究難以實現(xiàn)。近期，中國科學(xué)院武漢病毒研究所崔宗強課題組與中國科學(xué)院生物物理研究所張先恩課題組合作，創(chuàng)建了細(xì)胞內(nèi)蛋白三聚體超分辨成像技術(shù)——三片段熒光互補-光激活定位顯微技術(shù)（TFFC-PALM），并在單分子和細(xì)胞亞衍射空間水平解析了G蛋白αβγ異源三聚體亞基在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的動態(tài)解離過程。

該團隊利用具有光激活和光轉(zhuǎn)換特性的mIrisFP熒光蛋白，首先篩選合適的拆分位點構(gòu)建mIrisFP雙分子熒光互補系統(tǒng)（BiFC），進(jìn)而又把mIrisFP拆分為三個片段，成功構(gòu)建了三片段熒光互補系統(tǒng)（TFFC）。BiFC和TFFC結(jié)合光激活定位成像技術(shù)，實現(xiàn)了蛋白-蛋白以及蛋白三聚體亞基間相互作用的超高分辨成像，空間分辨率可精確到40納米。利用TFFC-PALM技術(shù)，實現(xiàn)了G蛋白三聚體亞基間相互作用的單分子水平成像，解析了G蛋白αβγ異源三聚體與βγ異源二聚體在亞衍射細(xì)胞空間的不同分布模式，揭示了霍亂毒素導(dǎo)致αs亞基與βγ異源二聚體亞基解離的動態(tài)過程。該研究為蛋白三聚體在細(xì)胞內(nèi)的鑒定和監(jiān)測提供了簡便可視的方法，可實現(xiàn)其在細(xì)胞內(nèi)單分子水平和納米尺度超分辨成像研究，并為深入理解G蛋白在細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的功能提供了條件。

這一研究成果已在ACS Nano在線發(fā)表（DOI: 10.1021/acsnano.6b03543）。博士生陳明海和碩士生劉三英為文章共同作者。該研究得到了國家重大科學(xué)研究計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會等基金項目的資助。