活细胞FRET双杂交检测技术及其应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61875056
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    63.0万
  • 负责人：
    陈同生
  • 依托单位：
    华南师范大学
  • 学科分类：
    F0511.生物、医学光学与光子学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Non-destructive measurements on the formation and disassociation of biomacromolecule complexes and their stoichiometries in live cells becomes an imperative requirement for life science research, and fluorescence resonance energy transfer (FRET) two-hybrid assay is a valuable method in which a single cell is considered to be a biological cuvette for detecting and quantifying binding interactions between biological macromolecules in living cells. Based on our previous studies on the quantitative measurement methods, this project plan to develop novel live-cell FRET two-hybrid assay methods by simultaneous spectral unmixing of both excitation and emission spectra (ExEm-FRET) for high-efficient live-cell FRET measurements by bypassing the rigorous restriction of keeping the constant instrument parameter settings in all quantitative FRET measurements; This project also develop novel ExEm-FRET two-hybrid assay instrument and data analysis approach . Meanwhile, this project is going to use the FRET two-hybrid assay methods to study the binding affinity between Bcl-2 family proteins and the stoichiometries of the Bcl-2 family protein complexes in living cells for exploring their molecular regulation mechanism for cell proliferation and cell death. This project not only develops and drives the application of the FRET-two-hybrid assay but also provides a powerful tool for life science research.
在活细胞中无损检测生物大分子复合体的形成、分离及其结构组份计量比是生命科学研究的迫切需求。荧光共振能量转移(FRET)双杂交检验是进行活细胞滴定实验研究必不可少的研究技术。在前期研发的多种活细胞定量FRET检测技术和显微定量FRET检测仪的基础上，本项目拟重点发展基于激发发射光谱分离的活细胞FRET双杂交检验新技术，克服整个定量FRET检测过程系统参数恒定的苛刻限制条件，提高活细胞FRET双杂交检验的成功率；同时研发基于该技术的活细胞FRET双杂交检验系统和数据分析方法。在此基础上，利用活细胞FRET双杂交检测技术在活细胞中研究Bcl-2家族蛋白分子间的亲和力及其复合体的组份结构计量比与功能，揭示Bcl-2家族蛋白调控细胞生长和凋亡的精确调控机制。本项目不仅将发展和推广活细胞FRET双杂交检验技术及其应用的研究，填补国内研究空白，而且将为生命科学研究提供强有力的技术手段。

结项摘要

FRET双杂交检验技术是目前唯一可以实现活细胞中生物大分子“滴定”检测的技术，用于解析活细胞中复合生物大分子结构计量信息和分子间相对亲和力大小，是在活细胞中研究生物大分子结构信息和功能信息不可或缺的技术手段。本项目的主要研究内容包括发展新型的活细胞FRET双杂交检验技术和数据分析方法及其在活细胞中细胞凋亡Bcl-2家族蛋白分子的结构与功能。本项目取得如下重要成果：（1）发展了基于全光谱分离的定量FRET双杂交检验技术，研究成果2019年发表于Optics Express；（2）发展了用于活细胞内多种不同结构复合生物大分子分析的高斯型FRET双杂交技术，并实现了活细胞内两种不同结构分子的结构信息解析，研究结果2019年发表于Biochemical and Biophysical Research Communications；（3）发展了多种定量FRET成像系统的校正方法，为研发智能型定量FRET 成像分析系统奠定了技术基础，研究成果获得2项国家发明专利，并发表在Optics Express（2022）和Microscopy and Microanalysis（2021）；（4）研发了自动 ExEm-spFRET 显微镜，研究成果发表于 Microscopy and Microanalysis（2022）；（5）利用FRET双杂交检验技术在活细胞中研究Bcl-2家族蛋白调控细胞凋亡的分子调控机制，揭示了系列新机制，发表系列学术论文，包括Free Radical Biology and Medicine（2022）、Cell Death Discovery（2021）、Cellular and Molecular Life Sciences（2020）、Journal of Cell Science（2020）、Apoptosis（2019）和Journal of Biochemistry and Cell Biology（2020）等。.按照项目研究计划开展了研究，完成了项目的各项研究内容，并超额完成了各项指标要求。本项目资助的研究成果包括发表学术论文43篇（原计划6 篇以上），其中第一资助论文23篇，第二资助论文17篇，第三资助论文3篇；获得国家授权发明专利6项（原计划1-2项）；获得软著2项；培养博士生5人（原计划3-4人），培养硕士研究生12人（原计划6人）。

项目成果

期刊论文数量（43）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（6）
A ratiometric ESIPT fluorescent probe for detection of anticancer-associated H2O2 level in vitro and in vivo
用于体外和体内检测抗癌相关 H2O2 水平的比例 ESIPT 荧光探针
  • DOI：
    10.1016/j.saa.2022.121163
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Miao Chen;Zhenhao Liang;Xuhong Fan;Rumeng Qu;Huanhuan Wang;Tongsheng Chen
  • 通讯作者：
    Tongsheng Chen
Bak instead of Bax plays a key role in metformin-induced apoptosis s in HCT116 cells.
Bak代替Bax在二甲双胍诱导HCT116细胞凋亡中发挥关键作用
  • DOI：
    10.1038/s41420-021-00755-y
  • 发表时间：
    2021-11-22
  • 期刊：
    Cell death discovery
  • 影响因子：
    7
  • 作者：
    Chen H;Sun B;Sun H;Xu L;Wu G;Tu Z;Cheng X;Fan X;Mai Z;Tang Q;Wang X;Chen T
  • 通讯作者：
    Chen T
基于一次成像测量FRET系统校正因子的智能型QuanTi-FRET方法
  • DOI：
    10.3788/cjl202249.0507203
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    中国激光
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高璐;翟士贤;孙晗;陈同生
  • 通讯作者：
    陈同生
High-Efficiency Capture of Cells by Softening Cell Membrane
通过软化细胞膜高效捕获细胞
  • DOI：
    10.1002/smll.202106547
  • 发表时间：
    2022-02-03
  • 期刊：
    SMALL
  • 影响因子：
    13.3
  • 作者：
    Ming, Ruiqi;Jiang, Ye;Li, Xinlei
  • 通讯作者：
    Li, Xinlei
Live-cell imaging analysis on the anti-apoptotic function of the Bcl-xL transmembrane carboxyl terminal domain
Bcl-xL跨膜羧基末端结构域抗凋亡功能的活细胞成像分析
  • DOI：
    10.1016/j.bbrc.2022.11.104
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    Biochemical and Biophysical Research Communications
  • 影响因子：
    3.1
  • 作者：
    Ge Wu;Fangfang Yang;Xuecheng Cheng;Zihao Mai;Xiaoping Wang;Tongsheng Chen
  • 通讯作者：
    Tongsheng Chen

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其他文献

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    陈同生
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  • 通讯作者：
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    --
  • 作者：
    陈同生;曾绍群;骆清铭等
  • 通讯作者：
    骆清铭等

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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