高分辨制备蛋白和寡聚多糖在血红细胞膜上的单分子分布图

本项目将致力于利用新仪器-单分子识别成像显微镜-定位血红细胞多种跨膜蛋白、骨架蛋白和膜寡聚多糖。单分子识别成像显微镜可以快速（几分钟内）对大量蛋白质样品进行高分辨识别扫描，可以精确定位单分子的位置和相互关系。本研究欲从单分子水平上研究血红细胞膜结构，精确定位血红细胞膜的BandIII蛋白、钠-钾ATP酶、肌动蛋白、锚定蛋白、血影蛋白和寡聚多糖的分布，并研究上述两种蛋白之间的位置关系，最终制备膜蛋白与寡聚多糖在血红细胞膜上的分布图。此方法比光学方法的分辨率高1-2个数量级。本研究不仅可以加强我国在单分子水平上研究细胞的国际影响，而且还可以为研究细胞膜相关的疾病打下基础。

细胞膜不仅是细胞的边界使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间的物质运输、能量转换以及信息传递过程中也起着重要的作用。课题组利用原子力显微镜（AFM）的现场、高分辨成像等优势对细胞膜进行了系统的研究。主要成果包括：1）课题组利用原子力显微镜观察了细胞膜上的蛋白质分布，发现红细胞内膜上分布着致密的蛋白质颗粒；与之相反，细胞的外膜则比较光滑，未观察到明显的蛋白质颗粒；并通过对细胞内外膜蛋白质分布的分析，课题组提出了新的红细胞膜结构模型-“半镶嵌模型”。2）课题组利用原子力显微镜和分子识别技术对红细胞内膜上的主要功能蛋白质进行定位和分析，成功定位了红细胞内膜的主要功能性蛋白质-带3蛋白（Band III）和钠-钾ATP酶（Na+-K+ ATPases），获得了它们在红细胞内膜上的分子分布图。3）利用原子力显微镜和分子识别技术现场证实“脂筏”（富含胆固醇区域）存在于红细胞膜上、Band III位于“脂筏”区域并行使重要功能。本课题研究成果对揭示细胞膜真实结构提供了有价值的数据，从而为开展对细胞膜相关疾病的研究打下基础。研究成果发表在Nano Letters, Small, Chem. Commun., Nanoscale, Ultramicroscopy等国际杂志上，共发表文章10篇。