GLUT4囊泡的量子點(diǎn)標(biāo)記及其在活細(xì)胞內(nèi)納米級(jí)實(shí)時(shí)定位研究.pdf

1、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT4在肌肉細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的葡萄糖攝取過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，對(duì)維持體內(nèi)葡萄糖的動(dòng)態(tài)平衡至關(guān)重要。GLUT4在細(xì)胞內(nèi)的循環(huán)過(guò)程涉及到細(xì)胞胞吐和胞吞活動(dòng)的許多分子機(jī)制。深入研究GLUT4囊泡在胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的完整動(dòng)態(tài)過(guò)程，有助于進(jìn)一步揭示GLUT4的轉(zhuǎn)位機(jī)制和胞內(nèi)大分子跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的基本生命現(xiàn)像。但是，由于三維單微粒跟蹤技術(shù)的局限，只能觀察GLUT4囊泡在胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的某些短時(shí)程和局部區(qū)域的過(guò)程，這導(dǎo)致與GLUT4囊泡胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程相關(guān)的許

2、多重要科學(xué)問(wèn)題還沒(méi)有得到解答。本文結(jié)合了新的納米級(jí)三維單微粒跟蹤技術(shù)和量子點(diǎn)標(biāo)記技術(shù)，為全細(xì)胞范圍內(nèi)GLUT4囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究提供了高精度、長(zhǎng)時(shí)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及分析平臺(tái)。
　　 本文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作：
　　 1）將量子點(diǎn)標(biāo)記技術(shù)引入到納米級(jí)三維單微粒跟蹤研究領(lǐng)域。設(shè)計(jì)了用量子點(diǎn)標(biāo)記葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白囊泡的實(shí)驗(yàn)流程，證明了這種標(biāo)記方法的靈敏性、特異性、無(wú)毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的熒光染料相比，量子點(diǎn)因其光物理特性，

3、在全細(xì)胞范圍內(nèi)GLUT4囊泡胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程研究中具有某些優(yōu)越性。為解決三維納米級(jí)跟蹤中圖像信噪比低、目標(biāo)分割難、跟蹤時(shí)程短、空間分辨率低等問(wèn)題提供了新的思路。
　　 2）對(duì)單微粒的三維納米級(jí)定位算法進(jìn)行了研究。考慮到實(shí)時(shí)性和分辨率的要求，本文重點(diǎn)研究了寬場(chǎng)顯微鏡熒光圖像的離焦圖像和離焦距離的關(guān)系，得出了二者的關(guān)系公式，從原理上為自校正離焦定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　 3）設(shè)計(jì)和構(gòu)建了自校正離焦定位系統(tǒng)。搭建了進(jìn)行三維納

4、米級(jí)跟蹤的硬件和軟件基本平臺(tái)。設(shè)計(jì)了一套能對(duì)Z軸位移進(jìn)行精確控制的壓電晶體納米級(jí)微位移控制器。對(duì)TILLVision成像系統(tǒng)軟件進(jìn)行了改造，在原有的成像系統(tǒng)軟件中加入了三維納米級(jí)離焦定位算法。
　　 本文所建立的有關(guān)GLUT4囊泡三維納米級(jí)實(shí)時(shí)定位的新方法和新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，亦可應(yīng)用于內(nèi)分泌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞分泌機(jī)制研究以及蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)研究等前沿科學(xué)領(lǐng)域。進(jìn)一步發(fā)展，有可能在一定條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)活體細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)大分子的三維納米級(jí)實(shí)時(shí)定位和