金粒子揭露活細胞內的分子活動
- 上線日期：2010/1/14 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
如果生物學家能一窺分子在細胞內的運動、交互作用與發揮功能，人類對細胞可能會有不同的看法。然而要觀察個別分子在活體細胞內的活動並非易事，傳統作法是將目標生物分子接上一個作為探針(probe)的螢光分子，利用此探針來監測目標生物分子的活動，然而大部分螢光分子有迅速漂白(bleaching)或閃爍(blinking)的問題，因此在活體細胞中進行長時間觀測是個大挑戰。
為避開上述缺點，美國勞倫斯柏克萊國家實驗室的Paul Alivisatos等人利用金奈米粒子團簇的光散射，來探測酵素在活體細胞內的活動。為了在生物體內複雜的背景中識別光訊號，他們設計出一種冠狀的金奈米團簇，是由中心的一顆與周圍的五顆金粒子所組成，此金奈米團簇不但可以產生較強的散射光訊號，且相較於個別金奈米粒子其訊號波長有一明顯位移。
為了研究功能性生物分子的動態過程，此研究團隊利用一種含有DEVD的胜肽(peptide)來連結周圍與中心的金奈米粒子，DEVD分子會被一種叫作caspase的蛋白酵素所切斷，造成散射光的強度及波長位置明顯改變，因此可以用來觀察caspase酵素工作的動態過程。
他們先將上述複合式探針表面覆蓋一種能穿透細胞的胜肽，接著將探針送入培養細胞中。他們發現探針所產生的散射光訊號可以被觀察達數小時之久，這是傳統螢光分子探針無法作到的，而光訊號強度也會隨著細胞凋亡(apoptosis)而迅速下降。
冠狀金奈米團簇的尺寸大於100 nm，因此無法在細胞中自由的擴散(diffuse)，這點有利於長時間觀察單一複合金奈米粒子團簇探針。雖然研究人員目前是利用光散射來偵查蛋白類活動，但他們相信其他設計應該可以在單分子級的解析度下，用來研究活細胞內的不同課題，例如蛋白的交互作用或形態變化。詳見Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 1773517740 (2009)。
原始網站: http://www.nature.com/nmeth/journal/v6/n12/full/nmeth1209-868.html
譯者:院繼祖(中央研究院應用科學研究中心)
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