基于同步辐射X射线多元标记蛋白成像新方法的研究

The outstanding advantages of X-ray imaging are: higher spatial resolution than optical imaging, better penetration than TEM, and the ability to perform direct and nondestructive imaging. A synchrotron radiation X-ray imaging line station can also provide spectroscopic images, with the ability to identify elemental composition. X-ray fine structure spectroscopy can distinguish between elements, at higher resolution and lower interference than fluorescence microscopy. Based on these advantages of the X-ray spectrum, this project builds new nano-biological probes which are suitable for synchrotron radiation X -ray imaging. We describe herein a new method of X-ray multiple marker protein imaging, for finding the location and interaction of specific labeled proteins in subcellular organelles. Our study advances the science of synchrotron X-ray imaging in our country and also provides basic research support for broader applications of X-ray imaging in biological science.

同步辐射X射线显微成像技术，其突出的优势在于比光学显微成像技术高得多的空间分辨率，比电子显微成像技术大得多的穿透能力，而且可以对样品进行直接、无损成像。同时同步辐射X射线显微成像线站还可以通过扫描模式获得具有元素识别能力的谱学显微图像，X射线精细结构光谱对不同元素具有很好的分辨特性，而且相互之间的干扰很少，明显优于荧光显微成像。本项目从X射线良好光谱特性出发，研制和发展适合同步辐射X射线显微成像的纳米生物探针，标记4-5种细胞亚细胞器的特征蛋白质，发展同步辐射X射线多元标记蛋白成像的新方法，为蛋白质的细胞内定位和相互作用研究提供新的成像方法。本项目的实施有望推动我国同步辐射X射线显微成像技术研究的发展，也能够为X射线显微成像技术在生命科学更广泛的应用提供基础研究的技术支撑。

基于X射线精细结构光谱对不同元素具有很好的分辨特性，而且相互之间的干扰很少，明显优于荧光显微成像。本项目从X射线良好光谱特性出发，合成了多种X射线敏感的金属纳米颗粒和具有X射线成像衬度的聚合多巴胺纳米颗粒，进一步偶联抗体、链霉亲和素蛋白和叠氮（-N3） 制备多种X射线成像纳米生物探针，实现了多种细胞亚细胞器单色X射线成像和双色成像，获得了两种X射线成像探针分别标记细胞微管和细胞核的X射线双色成像图。初步建立了Click-X射线成像显微镜方法，获得了细胞DNA和RNA的X射线成像图谱。本项目初步建立了同步辐射X射线多元标记蛋白成像的新方法，为蛋白的细胞内定位和相互作用研究提供了新的成像方法。