双分子荧光互补技术：现状与前景

"双分子荧光互补技术研究进展——窦非，常兴亚" 双分子荧光互补技术（Bimolecular Fluorescence Complementation，简称BiFC）是一种在活细胞中实时检测蛋白质相互作用的先进技术。这项技术自过去十年来得到了广泛应用，尤其是在细胞生物学领域以及各种模式生物的研究中。其基本原理是将一个荧光蛋白分成两个非荧光的互补片段，分别连接到两个目标蛋白质上。当这两个蛋白质相互结合时，它们会将这两个片段拉近，使得两个片段重新组装成完整的荧光蛋白，从而恢复荧光信号。这种恢复的荧光可以被荧光显微镜检测到，从而直观地揭示蛋白质间相互作用的发生。 窦非和常兴亚在文中详细回顾了BiFC技术的发展历程，强调了该技术在蛋白质相互作用研究中的重要性。他们指出，BiFC技术的创新和优化主要体现在以下几个方面： 1. **荧光蛋白的选择与优化**：最初，绿色荧光蛋白（GFP）被广泛用作BiFC的基础，但后来研究人员开发了其他颜色的荧光蛋白，如黄色荧光蛋白（YFP）和红色荧光蛋白，以减少背景信号干扰，提高检测灵敏度。 2. **片段设计与稳定性**：通过设计不同的断裂点，研究人员可以调整互补片段的稳定性，以确保只有在蛋白质相互作用时才会形成有活性的荧光蛋白。 3. **增强信号与降低假阳性**：为了降低非特异性结合产生的假阳性信号，研究人员不断优化互补片段，提高特异性结合的荧光强度，同时减少无相互作用蛋白质组合的荧光恢复。 4. **多色BiFC**：通过使用不同颜色的荧光蛋白，研究人员能够同时检测多个蛋白质间的相互作用，提供更复杂网络的视图。 5. **生物物理学参数的应用**：结合荧光寿命成像（FLIM）或荧光共振能量转移（FRET）等技术，BiFC可以提供关于相互作用的动态和亲和力的更多信息。 6. **适应不同实验环境**：BiFC技术已成功应用于不同的细胞类型和生物模型，包括酵母、植物、昆虫细胞、哺乳动物细胞以及活体动物模型。 7. **未来发展方向**：尽管BiFC已经取得了显著成果，但仍有改进空间。未来可能的改进方向包括发展更快速、更灵敏的检测方法，以及开发适用于特定生物学问题的定制化BiFC系统。 双分子荧光互补技术以其独特的优势，如在活细胞内的实时检测、无需标签的非侵入性以及对蛋白质相互作用的可视化，成为了生物科学研究中的有力工具。随着技术的不断进步，BiFC将在蛋白质相互作用研究、疾病机制探索以及药物发现等领域发挥更大的作用。