TIRFM-FCS成像系统搭建及其在膜蛋白单分子应用的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270412
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0210.植物学研究的新技术、新方法
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

The dynamic behavior of membrane proteins in living cells in real time non-destructive testing and analysis is an urgent demand for life science research. However, the nano-scale spatial resolution of the membrane and the molecular events microsecond time resolution limited the visualization of the behaviors of these molecules. Thus, a super dimension resolution of the imaging techniques need to be developed to investigate the relative independent and early events of life activities in the single-molecule levels. Based on our earlier investigations, considered to the technical insufficiency to study membrane porteins dynamics in living cells, we will develop a real-time and high-resolution fluorescence quantitative analysis system. Applying this TIRFM-FCS platform, we will carry out experiments to study the lateral movement, oligomerization, and endocytosis of plant membrane G protein-coupled receptor GTG1 and GTG2, to clarify the membrane protein early response to environmental stimuli in space-time dynamics and their visualization. The present project will expand the single-molecule detection technology associated with the key techniques for investigating the activity of membrane proteins and their regulations in this important biological process.
在生物活细胞中,膜蛋白分子动态行为的实时无损检测与分析,是生命科学研究中迫切需要解决的问题。然而细胞膜的纳米尺度结构及其分子事件的微秒级时间分辨率,却限制了对其分子行为的可视化追踪成像。为此有必要发展超时空分辨率的成像技术,从而在单分子尺度上探测细胞生命活动的单个、相对独立的早期事件。本项目拟在我们过去研究工作的基础上,进一步创研出一种基于全内反射荧光显微术(TIRFM)和荧光相关光谱(FCS)相结合的实时高分辨率荧光成像与定量分析技术。并以植物细胞膜上G蛋白偶联受体GTG1、GTG2为研究对象,对它们的侧向运动、寡聚化和内吞进行活体动态进行分析。以实现植物细胞膜蛋白对环境刺激响应早期事件中时空动态分析及可视化成像,旨在拓展单分子检测技术的综合联用,从而为膜蛋白活性调节这一重要生物学问题的研究提供关键的技术手段。

结项摘要

在生物活细胞中,膜蛋白分子动态行为的实时无损检测与分析,是生命科学研究中迫切需要解决的问题。然而细胞膜的纳米尺度结构及其分子事件的微秒级时间分辨率,却限制了对其分子行为的可视化追踪成像。为此有必要发展超时空分辨率的成像技术,从而在单分子尺度上探测细胞生命活动的单个、相对独立的早期事件。本项目在我们过去研究工作的基础上,进一步创研出一种基于全内反射荧光显微术(TIRFM)和荧光相关光谱(FCS)相结合的实时高分辨率荧光成像与定量分析技术。并以植物细胞膜上G蛋白偶联受体GTG1、GTG2为研究对象,对它们的侧向运动、寡聚化和内吞进行活体动态进行分析。实现了植物细胞膜蛋白对环境刺激响应早期事件中时空动态分析及可视化成像。针对多假设追踪(MHT)算法在多目标关联跟踪过程中计算量大的问题,提出了一种改进的多假设跟踪算法。单颗粒追踪(single particle tracking)中的轨迹预测是用一个标准的Kalman滤波模型来估值和预测,并结合植物细胞荧光成像的特点,用MATLAB实现了算法,并简化了运算、提高了运算速度,在实践中取得了良好的应用效果,将单个膜蛋白运动参数的分析精度推进到纳米和毫秒级。我们的研究成果,为进一步揭示植物细胞膜蛋白通过不同聚合方式和侧向运动实现自我活性调节的机制奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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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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