进展 | LipoFRET——生物膜界面的精密物理测量膜蛋白在细胞代谢中起着至关重要的作用

膜蛋白在细胞代谢中起着至关重要的作用。研究膜蛋白特定区域在生物膜上的位置，尤其是沿垂直于膜方向的位置及其动态变化，对于理解膜蛋白的功能及相关的分子机制有重要意义。一些传统的生物物理技术如核磁共振(NMR)等可以给出时间和系综平均的数据，但如何实时追踪单个膜蛋白在约4纳米厚的膜内或膜表面几纳米范围内的动力学过程，仍然是一个挑战。

近期，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重点实验室李明研究组的陆颖副研究员和博士生马东飞等，基于单个供体对多个受体的荧光共振能量转移(FRET)原理，发展了一套基于脂质体的单分子荧光检测方法(命名为LipoFRET) ，实现了在脂质体上单个膜蛋白动态构象和位置变化的精密观测，测量精度可达0.7纳米。 LipoFRET对膜内和膜外区域的膜蛋白标记位点同样有效，是该方法独有的优势。应用此方法，他们对α-突触核蛋白(α-syn)进行了深入研究，获得了该蛋白在膜上运动的新信息，澄清了文献中一些有争议的问题。该团队此前曾发明表面诱导荧光衰减(SIFA)方法，在固态衬底表面的平面膜上记录此类信息（Nat. Comm. 7, 12906 （2017））。脂质体作为一种被广泛应用于膜蛋白研究的模型体系，拥有可调节曲率、膜流动性不受限等特性。发展在脂质体上研究膜蛋白动态过程的方法，具有天然的优势。