CELL：量子點(diǎn)單分子成像助力CRISPR機(jī)制研究

量子點(diǎn)（Quantum dots）做為無機(jī)合成的納米材料，具有超越傳統(tǒng)熒光染料的獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)，比如熒光亮度高、無需避光、不會(huì)淬滅，是新一代的優(yōu)質(zhì)熒光探針。

單分子成像（single-molecule imaging）技術(shù)中，將熒光探針用于單分子標(biāo)記，要求熒光亮度高以滿足靈敏度和分辨率的需求，同時(shí)要求觀察時(shí)程長(zhǎng)、不易淬滅、長(zhǎng)時(shí)間激發(fā)耐光漂白。對(duì)于上述要求，量子點(diǎn)具有不可替代的光學(xué)優(yōu)勢(shì)。

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(zhì)。

DNA curtain（DNA幕簾）（圖1）是用于分析DNA與蛋白質(zhì)體外相互作用的技術(shù)。該技術(shù)中，DNA序列錨著于固相基質(zhì)，同時(shí)以量子點(diǎn)對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行熒光標(biāo)記，即可實(shí)時(shí)對(duì)DNA與蛋白質(zhì)的結(jié)合及作用模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察與分析。

加州大學(xué)伯克利分校的Jennifer A. Doudna教授和哥倫比亞大學(xué)的Eric C. Greene教授，于2015年11月在生物醫(yī)學(xué)頂級(jí)雜志《CELL》，發(fā)表題為“大腸桿菌CRISPR-Cas系統(tǒng)對(duì)外源DNA的監(jiān)測(cè)與處理”的研究論文。該課題基于DNA curtain技術(shù)，將DNA序列錨著于固相基質(zhì)，同時(shí)利用量子點(diǎn)標(biāo)記的Flag抗體將Cascade進(jìn)行熒光標(biāo)記（圖2），通過對(duì)綠色的DNA及洋紅色的Cascade進(jìn)行實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)觀察，從而分析二者的相互作用模式，有助于闡明細(xì)菌CRISPR系統(tǒng)對(duì)外源DNA的作用機(jī)制。

圖2 E. coli Cascade靶向結(jié)合模式

A. 寬場(chǎng)全內(nèi)反式熒光顯微鏡（TIRF）成像顯示量子點(diǎn)標(biāo)記的Cascade（洋紅色）結(jié)合于DNA（綠色）λ1序列。
B. TIRF成像顯示Cascade結(jié)合于DNA的λ3序列。
C. E. coli Cascade通過crRNA靶向于不同結(jié)合位點(diǎn)的模式圖。

文獻(xiàn)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