亚利桑那州立大学 当蛋白质分子(紫色)与固定的受体分子结合时(如附着在载玻片表面的Y形抗体)，金表面的折射率发生变化，改变表面等离子共振条件，并产生信号强度的增加
信用:希琳·杜林 蛋白质通常被认为是身体的重要组成部分，是生命过程中最重要的生物分子之一
它们为细胞和组织提供结构基础，并执行一系列令人眼花缭乱的任务，从代谢能量和帮助细胞相互交流，到保护身体免受病原体侵害，以及指导细胞分裂和生长
因为蛋白质功能障碍与许多严重疾病有关，所以蛋白质是大多数治疗药物的主要目标
在一项新的研究中，王绍鹏和他的同事详细描述了一种检查蛋白质的方法
为了做到这一点，他的团队巧妙地利用了一种被称为表面等离子共振(SPR)的现象，将其结合到一种创新型显微镜中
尽管表面等离子体共振已经成为研究包括细菌和病毒相互作用在内的非常小的世界的有力技术，但这项研究标志着表面等离子体共振首次成功地用于成像单个分子，在这种情况下是蛋白质
这种新方法被称为等离子体散射显微镜
据王说:“开发这项技术的竞赛实际上始于20年前
该研究小组和主要作者NJ Tao一起计算出一种经过修饰的SPR应该具有分辨单一蛋白质的能力，尽管要实现这一点还需要做大量的准备工作
王，生物电子与生物传感器生物设计中心研究员
这项新研究发表在《自然方法》杂志的高级在线增刊上
该中心的博士后张鹏飞是这篇论文的主要作者
利用表面等离子体共振技术，研究人员可以研究细胞表面蛋白质的动力学——药物设计的主要目标——这在使用x光结晶学或核磁共振波谱法观察时特别具有挑战性，这两种传统技术通常被用来表征蛋白质。
但是什么是表面等离子体呢？“金属的一个特性是你有很多自由电子，”王说，指的是不与原子结合的电子
“当入射到这些电子上的光线条件恰好合适时，光线中的能量会使这些电子发生共振
这些振荡电子在金属表面产生一个波
这是表面等离子共振
" 为了使用表面等离子体共振检测分析物分子(如蛋白质)与受体分子的结合，受体分子通常固定在传感器表面上，并将分析物分子加入水溶液中
偏振光通常被引导到薄金膜的表面之下，在该处表面等离子体以入射光的特定角度产生
表面等离子体激元对光的表面限制被视为反射光强度的降低
当蛋白质分子与固定的受体分子结合时，金表面的折射率会发生变化，从而改变表面等离子体共振条件，增加信号强度
为了改进和校准该系统，研究人员首先使用聚苯乙烯纳米粒子观察结合事件，其大小可以精确控制
纳米粒子还具有产生更高对比度的优势，有助于通过表面等离子体共振进行检测
使用越来越小的纳米粒子使得该小组能够达到生物蛋白质的微小尺寸
为了获得如此令人印象深刻的分辨率，研究人员使用了SPR技术的一种变体，从上面而不是下面检测蛋白质结合事件的光，这极大地消除了背景噪声，产生了清晰的图像
因为结合的蛋白质将SPR光散射到各个方向，所以从顶部进行检测可以避免反射光，从而大大提高图像质量
王把这种效果比作在黑暗的背景幕下看星星，而在嘈杂的日光背景下，星星是肉眼看不见的
单个蛋白质的检测可以在没有非常强的光源的情况下实现，因为表面等离子体共振对传感器表面附近的光场产生强烈的增强，澄清了蛋白质信号
蛋白质结合亲和力是设计更安全、更有效药物的关键参数之一，通过研究蛋白质结合亲和力，新的表面等离子体共振技术将在生物医学领域拥有光明的前景，并为分子水平的基础问题带来新的曙光
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
