⑷、单分子间相互作用
如何得到单分子之间作用的信息?FRET作为一种有效的工具已经应用的这方面的研究。Ha T21等用FRET来探讨两个单分子之间的相互作用。他们用近场扫描显微镜观察单个的供体和单个的受体得到双色图象,并得到用短DNA分子连接的供体和受体荧光素的发射光谱。光裂解动力学用于研究FRET的出现和效率。经典的测算分子集合能量转移的方程改变为单分子测算。与分子集合测量不同的是单分子水平的动力学事件是可以用单对FRET来观察的,因为该结果并不为分子集团的随机平均化所消除。对于发生在纳米尺度的象旋转、位置变化或构象变化等现象可以用单对FRET来研究。
⑸、核酸的结构与空间构象
Xiaowei Zhuang19等人用FRET研究了单分子的四膜虫嗜热核酸酶的催化作用和折叠。用染料标记并且表面固定的核酸酶在功能上和未加以修饰的核酸酶没有区别。能够观察到从酶中心开始的双链docks 和 undocks的可逆折叠过程的单分子时间轨迹,并能确定折叠速度常数和转变态的特征。很难在分子集合出现和在分子集合水平衡量的docked态的全部折叠过程、中间折叠态以及折叠的多条途径都被观察到了,除此之外又发现了一种折叠常数为1/秒的新的折叠途径
TomaszHeyduk Eua Heyduk12 用FRET检测序列特异的DNA结合蛋白的活性。两个DNA片段各构成大约一半蛋白结合位点的DNA链,分别用供体荧光素和受体荧光素标记。两片段有短的互补区可供退火连接。互补区的长度和片段的浓度都保持在一定水平使自发的退火连接非常少,在没有蛋白出现时无能量转移的发生。当结合蛋白出现时,它对于全段的DNA的高亲和力将促使两片段连接,特异蛋白—DNA复合物出现,供体和受体荧光素因而靠近发生高效的FRET信号。如图3所示:

图3: A 、DNA特异结合蛋白与DNA序列设计示意图 B、蛋白结合位点的几种可能的拼接方式(小方框和小圆圈分别表示荧光的供体和受体)
FRET已经被用于研究一系列荧光标记的结合到大肠杆菌DNA聚合酶1 Klenow 片段的DNA和引物的单链构象20。DNA片段被tetramethylrhodamine (TMR)所修饰作为FRET的受体,荧光供体由双突变KF得到,。模板引物的设计允许探针在蛋白和DNA复合体的位置随着引物链的扩展(加入脱氧三磷酸核苷酸引起)而变化。TMR受体探针占据了模板引物的七个位置(五个在单链区,两个在双链区)。每个位置的FRET效率由受体出现和消失的荧光发射峰的积分计算得到。结果表明FRET效率呈正弦变化,其周期为大约10个碱基对,这和用简单的螺旋结构模型得出的方程相符合。该数据支持DNA模板引物的单链部分在结合到KF后就变成螺旋构型的结论。(生物秀仪器频道 www.bbioo.com)
⑹细胞内离子浓度及动力学特征描述:
Alsushi Miyawakl 7 等用荧光素指示钙离子在细胞内的分布情况。他们把突变的兰色GFP、钙调蛋白、钙调蛋白的结合蛋白M13和增强的GFP串联融合,并称之为cameleons。钙离子的结合可以使钙调蛋白掩盖M13的模序而增强了位于两侧的GFP之间的FRET。突变的钙调蛋白可调节对钙离子的亲和力,从而能测量自由钙离子的浓度变化(10-8-10-2M)。在用携带适当定位信号的CDNA转染的HELA细胞内,钙离子在胞质、胞核、内质网内的动力学特征也可描述:内质网内的钙离子浓度在安静下是60-400M,而当钙动员时为1-50M。FRET还是蓝GFP标记的钙调蛋白和黄GFP标记的M13之间可逆作用的指示器。所以在GFP突变体之间的FRET可以检测单个活细胞内钙离子的定位以及异源蛋白二聚化的情况。
如图4所示:

图4:cameleons的结构示意图,说明了GFPs 之间的FRET是怎么测量Ca2+的,其中GFPs用用灰色的圆柱体表示。.

