CELL: 量子點單分子成像助力CRISPR機制研究
量子點(Quantum dots)做為無機合成的納米材料,具有超越傳統(tǒng)熒光染料的獨特光學性質,比如熒光亮度高、無需避光、不會淬滅,是新一代的優(yōu)質熒光探針。
單分子成像(single-molecule
imaging)技術中,將熒光探針用于單分子標記,要求熒光亮度高以滿足靈敏度和分辨率的需求,同時要求觀察時程長、不易淬滅、長時間激發(fā)耐光漂白。對于上述要求,量子點具有不可替代的光學優(yōu)勢。
圖1 DNA
curtain模式圖
圖中并行排列的部分為DNA,錨著于固相基質。
DNA curtain(DNA幕簾)(圖1)是用于分析DNA與蛋白質體外相互作用的技術。該技術中,DNA序列錨著于固相基質,同時以量子點對蛋白質分子進行熒光標記,即可實時對DNA與蛋白質的結合及作用模式進行動態(tài)觀察與分析。
加州大學伯克利分校的Jennifer
A. Doudna教授和哥倫比亞大學的Eric
C. Greene教授,于2015年11月在生物醫(yī)學頂級雜志《CELL》,發(fā)表題為“大腸桿菌CRISPR-Cas系統(tǒng)對外源DNA的監(jiān)測與處理”的研究論文。該課題基于DNA
curtain技術,將DNA序列錨著于固相基質,同時利用量子點標記的Flag抗體將Cascade進行熒光標記(圖2),通過對綠色的DNA及洋紅色的Cascade進行實時的動態(tài)觀察,從而分析二者的相互作用模式,有助于闡明細菌CRISPR系統(tǒng)對外源DNA的作用機制。
圖2 E. coli Cascade靶向結合模式
A. 寬場全內反式熒光顯微鏡(TIRF)成像顯示量子點標記的Cascade(洋紅色)結合于DNA(綠色)λ1序列。
B. TIRF成像顯示Cascade結合于DNA的λ3序列。
C. E. coli Cascade通過crRNA靶向于不同結合位點的模式圖。
文獻來源:Redding S, Sternberg SH, Marshall M, Gibb B, Bhat P, Guegler CK,
Wiedenheft B, Doudna JA, Greene EC. Surveillance and Processing of Foreign DNA by
the Escherichia coli CRISPR-Cas System. Cell 2015;163(4):854-65.

