超分辨率荧光显微镜助庄晓薇再发Science文章

哈佛年轻华人教授庄晓薇（Xiaowei Zhuang）主要进行的是显微成像方面的研究，在2005年的一项研究中，庄晓薇与其它同事发现了一种能够几百次地反复在各种颜色的光照下使用的，能够驱动为荧光态和暗态的发光分子团，从而得到了一种比传统光学显微镜高10倍以上的分辨率的显微技术，并将这种技术命名为随机光学重建显微法(stochastic optical reconstruction microscopy，STORM)。

在2007年，这一研究团队又发现了特殊的荧光探针家族，实现了多色随机光学重建显微法（multicolor stochastic optical reconstruction microscopy），并利用这种方法以20-30纳米级别的分辨率演示了DNA模式样品和哺乳动物细胞的多色成像，这一研究成果公布在《Science》杂志在线版上。

2008年庄晓薇课题组再次在《Science》发表研究论文。在这篇文章中研究小组的成员利用单分子荧光能量转移对HIV病毒逆转录酶RT与核酸底物之间的相互关系进行了实时监控，获得了相关的动力学数据，对于艾滋病的治疗意义重大。

2011年9月的《Science》又刊发了她与著名华人院士谢晓亮（X. Sunney Xie）共同领导完成的一项科研成果。在这篇文章中，研究人员利用超分辨率荧光显微镜(super-resolution fluorescent microscope)结合染色体构象捕获分析法（chromosome-conformation capture assay）对活体大肠杆菌细胞内的拟核相关蛋白（nucleoid-associated proteins ，NAPs）进行了跟踪观察，并由此揭示了细菌遗传物质组织机制。不同于真核细胞，细菌细胞只具有原始的核，没有核膜及核仁，结构简单。大肠杆菌基因组为双链环状的ＤＮＡ分子，在细胞中以紧密缠绕成的较致密的不规则小体形式存在于细胞中，该小体称为拟核，亦称细菌染色体。NAPs是一类结合在细菌染色体DNA上的小分子碱性蛋白质。过去的研究证实NAPs参与调控细菌DNA的复制、重组、转录和修复等多个重要生理过程，此外在拟核的结构形成中也起着极其重要作用。研究人员利用光敏开关染料标记蛋白获得了大肠杆菌活细胞中几种NAPs超高分辨率成像，并证实一种可导致基因转录沉默的NAPs ——H-NS在细菌拟核结构形成中发挥关键性的作用。

新研究结果证实了新型成像技术在解析活细胞超微结构中的应用潜力，并为研究人员更深入地了解细菌中遗传物质及基因表达调控机制打开了一扇新窗口。