YYVIP易游高时间分辨率单分子荧光新方法揭示膜蛋白与磷脂膜精细相互作用 进展

　　YYVIP易游·(中国有限公司)官方网站生物膜是生命系统的重要组成部分，承担物质运输，信号传递和能量转换等重要作用。。高时间分辨率研究不仅深化对生物膜功能的分子机制理解，还为疾病治疗应用提供重要指导。

　　中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心软物质物理实验室SM4组多年来致力于研究膜蛋白于磷脂膜的相互作用，发展了一系列实时观测膜上蛋白动态的技术，包括适用平面膜的表面诱导荧光衰逝（SIFA）技术（Nat. Commun. 7: 12906,2016），适用囊泡系统的脂质体包裹淬灭剂（LipoFRET）技术等，并在膜蛋白与磷脂膜的相互作用机制的研究方面取得了系列成果。

　　近日，他们开发了一种逐光子的变分贝叶斯隐马尔可夫模型，首次实现对单个蛋白质在磷脂膜内亚毫秒级状态跃迁的实时追踪。该方法通过优化荧光寿命分析算法，仅需数十个光子即可准确判定分子状态，将膜上分子动态探测的时间分辨率提升至1毫秒以内，远超传统显微镜技术（10毫秒）的极限。该团队利用该技术研究抗菌肽LL-37在脂质膜中的非平衡动力学，发现不饱和键的直接作用机制，证明不饱和键密度直接参与肽-膜相互作用，而非仅调节流动性。该方法可拓展至FRET、PIFE等多种荧光技术，为研究蛋白折叠、DNA修复等亚毫秒过程提供新工具。

　　图. LL-37的非平衡态膜插膜动力学。(a) DOPC/DOPA磷脂膜上LL-37的逐光子信号及由此推导的寿命轨迹。寿命变化反映肽在膜内的位置迁移。(b) 膜插入过程机制示意图。LL-37 N端在双键附近形成瞬态中间态，逐步插入疏水核心。(c) POPC/POPA膜中的爆发信号与寿命轨迹。与DOPC/DOPA相比，饱和度更高的酰基链导致瞬态驻留时间降低。(d) LL-37在不同磷脂膜中的跃迁速率对比。