原子力显微镜在纳米生物学研究中的应用.doc

原子力显微镜在纳米生物学研究中的应用蒋青青1张利娟2张钰1郭彦1任炜1张晓晖1王鑫艳1收稿日期:2010-01-05接受日期:2010-8-31中国科学院知识创新工程重要方向项目百人计划(No.0813S11411)资助项目通讯作者。Tel:[phone],Fax:[phone],E-mail:[e-mail](1中国科学院生物化学与细胞生物学研究所,上海200031,2重庆市畜牧科学院,重庆402460)摘要原子力显微镜(atomicforcemicroscope,AFM)自从1986年发明以来，作为一种重要的单分子研究工具，在包括细胞粘附、蛋白折叠以及蛋白间的相互作用等生物学过程的研究中得到了广泛应用。本文主要介绍原子力显微镜的原理，着重于研究相互作用时能垒大小的确定，以及常用的单分子表面修饰方法。关键词原子力显微镜(AFM);单分子;能垒;表面修饰1引言蛋白之间正常的相互作用是机体发挥其生理学功能的基础。目前的生化方法可以检测出蛋白间相互作用的亲和力或速度常数。尽管这些方法可以估测出蛋白相互作用的速率和自由能的指标，但是它们不能检测相互作用动力学的重要特征，而那些恰恰可以揭示各种不同的中间态或替代反应途径。近几十年，很多可以直接用于测量生物分子间相互作用这一动态过程的高分辨率的技术迅速发展，包括原子力显微镜、光镊和生物膜力学探针等单分子技术。其中，原子力显微镜拥有低至纳米和微秒水平的超高分辨率，为实时测量单分子间的相互作用提供了新的途径ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[1,2]。采用单分子技术避免了其他方法的内在缺陷，使实时检测单个分子间的相互作用成为可能ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[1,3,4]。因此单分子技术无疑成了理解控制蛋白间结合、解离和过渡态能级图的有力工具ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[2,5]。此外，在细胞表面，外力作用可以不断的拉伸分子。比如细胞迁移时，利用单分子技术，可以观察在牵引力诱导下细胞表面粘附受体受到粘附和去粘附的循环过程ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Orsello</Author><Year>2001</Year><RecNum>519</RecNum><record><rec-number>519</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="v0xrr92pstzvzvewv9px9remt2sxvfvvzrvv">519</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Orsello,C.E.</author><author>Lauffenburger,D.A.</author><author>Hammer,D.A.</author></authors></contributors><auth-address>DeptofChemicalEngineering,MassachusettsInstituteofTechnology,Cambridge,MA02139,USA.</auth-address><titles><title>Molecularpropertiesincelladhesion:aphysicalandengineeringperspective</title><secondary-title>TrendsBiotechnol</secondary-title></titles><periodical><full-title>TrendsBiotechnol</full-title></periodical><pages>310-6</pages><volume>19</volume><number>8</number><edition>2001/07/14</edition><keywords><keyword>*CellAdhesion</keyword></keywords><dates><year>2001</year><pub-dates><date>Aug</date></pub-dates></dates><isbn>0167-7799(Print)</isbn><accession-num>11451473</accession-num><urls><related-urls><url>http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entre