基于量子点的单分子荧光示踪技术揭示肌球蛋白马达的步进模式

一个真核细胞中有近百个不同的分子马达，各自有不同的作用机制，分别与其承担的独特生理功能相适应。其中肌球蛋白是一个广泛存在的马达蛋白，在细胞内吞、蛋白分泌、囊泡运输、维持高尔基体形态等方面具有重要作用。日本大阪大学的Toshio Yanagida课题组，利用单分子荧光示踪技术，观察分析了肌球蛋白（Myosin VI）在细胞骨架上的步进模式，相关成果发表于《CELL》。

So Nishikawa等构建了肌球蛋白的昆虫细胞-杆状病毒表达载体，并将HaloTag和6×His-tag整合入表达载体中。以镍柱纯化重组蛋白，加入HaloTag PEG-Biotin配体，实现肌球蛋白的生物素化。最后应用链霉亲合素偶联的量子点（Streptavidin conjugated Quantum Dots, SA-QDs），利用生物素-亲和素的结合特性，完成量子点对肌球蛋白的标记（图1及图2）。对于量子点标记肌球蛋白沿着微丝骨架移动的示踪，采用全内反射荧光显微镜（TIRFM）和奥林巴斯落射荧光显微镜成像，以EMCCD采集图像，以相关软件进行数据分析。实验结果显示，量子点标记没有对肌球蛋白的移动产生空间位阻；与绿色荧光蛋白（GFP）比较，量子点荧光探针具有更好的时间和空间分辨率。研究者揭示了肌球蛋白马达大小两种步距之间转换的分子机制，对于深刻认识马达蛋白作用机制具有重要的理论意义。

图1 以量子点标记肌球蛋白头部并观察其步进行为

图2 以不同颜色量子点分别标记肌球蛋白的两个头部并观察其步进行为

文献来源：

Nishikawa S, Arimoto I, Ikezaki K, Sugawa M, Ueno H, Komori T, Iwane AH, Yanagida T. Switch between large hand-over-hand and small inchworm-like steps in myosin VI. Cell 2010;142(6):879-88.