《TIRFM-FCS成像系統搭建及其在膜蛋白單分子套用的研究》是王曉華為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TIRFM-FCS成像系統搭建及其在膜蛋白單分子套用的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王曉華
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在生物活細胞中，膜蛋白分子動態行為的實時無損檢測與分析，是生命科學研究中迫切需要解決的問題。然而細胞膜的納米尺度結構及其分子事件的微秒級時間解析度，卻限制了對其分子行為的可視化追蹤成像。為此有必要發展逾時空解析度的成像技術,從而在單分子尺度上探測細胞生命活動的單個、相對獨立的早期事件。本項目擬在我們過去研究工作的基礎上，進一步創研出一種基於全內反射螢光顯微術（TIRFM）和螢光相關光譜（FCS）相結合的實時高解析度螢光成像與定量分析技術。並以植物細胞膜上G蛋白偶聯受體GTG1、GTG2為研究對象，對它們的側向運動、寡聚化和內吞進行活體動態進行分析。以實現植物細胞膜蛋白對環境刺激回響早期事件中時空動態分析及可視化成像，旨在拓展單分子檢測技術的綜合聯用，從而為膜蛋白活性調節這一重要生物學問題的研究提供關鍵的技術手段。
結題摘要
在生物活細胞中，膜蛋白分子動態行為的實時無損檢測與分析，是生命科學研究中迫切需要解決的問題。然而細胞膜的納米尺度結構及其分子事件的微秒級時間解析度，卻限制了對其分子行為的可視化追蹤成像。為此有必要發展逾時空解析度的成像技術,從而在單分子尺度上探測細胞生命活動的單個、相對獨立的早期事件。本項目在我們過去研究工作的基礎上，進一步創研出一種基於全內反射螢光顯微術（TIRFM）和螢光相關光譜（FCS）相結合的實時高解析度螢光成像與定量分析技術。並以植物細胞膜上G蛋白偶聯受體GTG1、GTG2為研究對象，對它們的側向運動、寡聚化和內吞進行活體動態進行分析。實現了植物細胞膜蛋白對環境刺激回響早期事件中時空動態分析及可視化成像。針對多假設追蹤（MHT）算法在多目標關聯跟蹤過程中計算量大的問題，提出了一種改進的多假設跟蹤算法。單顆粒追蹤（single particle tracking）中的軌跡預測是用一個標準的Kalman濾波模型來估值和預測，並結合植物細胞螢光成像的特點，用MATLAB實現了算法，並簡化了運算、提高了運算速度，在實踐中取得了良好的套用效果，將單個膜蛋白運動參數的分析精度推進到納米和毫秒級。我們的研究成果，為進一步揭示植物細胞膜蛋白通過不同聚合方式和側向運動實現自我活性調節的機制奠定了基礎。
