追踪蛋白质巡逻队

北卡罗来纳州立大学生物物理学家开发的一种纳米探针可以让研究人员追踪不同蛋白质沿着DNA的运动，而没有目前方法的缺点。

大量蛋白质像警察巡逻一样在你的DNA螺旋中巡逻。这些蛋白质有各自的功能，包括识别DNA链上的受损区域并启动修复。为了研究这些蛋白质，研究人员通常会将纳米探针附着在蛋白质上。这种探针在特定类型的光线下会发出荧光，从而可以追踪它们的运动。

这个问题?根据生物物理学家林爽的说法，“我们知道DNA的形状是螺旋的——它是螺旋。当我们观察这些蛋白质沿着链移动时，我们应该能够知道它们是否在DNA周围移动以及沿着DNA移动。不幸的是，我们现在拥有的技术不允许我们这样做。

“目前最常见的探测器是量子点和金纳米棒，”Lim继续说。量子点会闪烁，因此很难确定它们在哪里，或者它们在任何给定时间可能在做什么。想象一下，你正在看一部电影，但是在你看的时候，随机的黑暗画面会跳出来。你无法得到完整的画面。另一方面，金纳米棒往往会摇摆。这种摆动还会影响我们准确了解这些蛋白质的位置以及它们如何与DNA链相互作用的能力。”

Lim和研究生Kory Green以及前博士后学者Janina Wirth一起开发了一种纳米探针来解决这些问题。他们的探针——一种纳米等离子体上转换纳米颗粒——根据其方向改变荧光强度。

“这些粒子是圆盘状的。当它们平躺的时候，它们是明亮的，当它们紧张的时候，它们是黑暗的，”格林说。“它们不会眨眼，也不会摆动，所以更容易从它们身上获得准确的测量结果。”

“另一个优势是，它们暴露在红外光下时会兴奋，或者出现，”Lim说。“许多量子点探测器使用的材料是由蓝光或紫外线激发的。紫外线照射会损害我们想要研究的样品。但红外线不会。”

Lim, Green和Wirth用他们的探针进行了一项概念验证研究，他们在一个平面的衬底和蔗糖溶液中观察它，看他们是否能准确地检测纳米探针是如何移动的。初步的结果很有希望，所以Lim和他的团队正在向他们的下一步迈进，其中包括在dna巡逻蛋白上测试探针。

“所有这些蛋白质对我们的DNA有不同的作用，但我们不知道它们到底在做什么，”Lim说。“我们希望利用这个探针来建立一个描述所有这些蛋白质的文库，这样我们就可以确定它们的功能。”

Lim的纳米探针研究最近发表在自然科学报告该项目由美国国家科学基金会(CBET 106750)和美国国立卫生研究院(1R21ES027641-01)提供部分资助。

下面实时观察纳米探针:在50%蔗糖中纳米等离子体上转换纳米粒子的广域荧光显示3个粒子(1到3)。右边是所选粒子的相应位置时间轨迹，其中粒子1和2都是单粒子，显示混合平移和旋转运动。