SR熒光顯微鏡在生物學研究中的應用

　到目前為止，人們還很難得知，SR熒光顯微鏡會對生物學界的哪一個領域帶來重大變革，但已經有幾個領域出現了明顯的改變。這些研究領域是動態及靜態的細胞組織結構研究領域、非均質分子組織研究領域、蛋白動態組裝研究領域等。這幾個領域都有一個共同的特點，那就是它們研究的重點都是分子間如何相互作用、組裝形成復合物。因此，能在納米水平觀察這些分子對它們來說具有重大的意義。
 

　　通過觀察蛋白質之間的組合關系來了解它們的作用，并能為后續的細胞功能試驗打下基礎
 

　　結構生物學研究在這方面已經取得了很大的進展，目前已經發現了4-8納米大小的分子間相互作用組裝成細胞微管、肌絲、中間絲這些超過10微米大小聚合物的機制。不過對于核孔復合體、中心體、著絲點、中間體、粘著斑這些由許多不同蛋白經過復雜的三維組裝方式組合起來的復合體，還需要更好的辦法來進行研究。目標就是要達到分子水平的分辨率，這樣就可以觀察大復合體形成過程中的單個分子，也就能對這些分子的化學計量學有所了解了。要得到更多的生物學信息就需要SR顯微鏡這樣的三維成像技術，例如可以使用活體細胞SR成像捕捉細胞骨架的動態重構過程等等。
 

　　SR成像有助于人們更好地了解分子間的差異
 

　　細胞膜蛋白組織方式的經典模型已經從隨機分布的液態鑲嵌模型轉變成了脂筏模型、穴樣內陷模型或特殊蛋白模型。這種差異與細胞不同功能相關，例如在高爾基體、cargo蛋白和高爾基體酶蛋白之間必須發生相互作用，但終它們會按照各自的功能分開，發揮各自的作用。有很多試驗手段，例如免疫電鏡技術、熒光共振能量轉移技術(FRET)等都已經被用來研究這種膜不均一性問題了。多色PALM技術(Multicolor PALM)為人們提供了一種新的手段用來觀察膜蛋白集合、組織的過程，并且還能定量分析不同蛋白間的空間距離關系。因為有了PALM提供的單分子信息，人們就可以清楚地了解蛋白分子間的空間關系，甚至有可能計算出相隔某一距離的分子之間發生相互作用的可能性。
 

　　SR成像技術還能用于在單分子水平研究蛋白動態組裝過程
 

　　細胞對外界刺激信號的反應起始于胞膜，在胞膜上受體蛋白之間發生動態的集合，用來調節細胞的反應活性。像HIV這種有被膜病毒也是在細胞膜上完成病毒顆粒組裝過程的病毒，也是利用了細胞的物質轉運機制。盡管現在蛋白組裝的物理模型還遠遠沒有完成，但研究人員知道膜蛋白的動態組裝過程是不均一的，所以通常使用熒光試驗手段很難獲得分子水平上的信息。同樣，單分子測量技術(Single molecule measurements)也存在著類似的局限，因為單分子測量技術只能觀察細胞內的幾個分子，所以缺乏整體的信息。因此由于缺乏空間分辨率，很難動態地研究蛋白質組裝過程。SR熒光成像技術與活細胞成像技術和單分子示蹤技術(sptPALM)結合就能解決這一問題。我們可以借助分子密度準確地看出PALM圖像中的蛋白質簇，蛋白質簇動態的統計數據和形態學數據能幫助我們了解蛋白質動態組裝的機制。