Rho家族鸟苷三磷酸酶,包括Rac1和Cdc42等,参与调节细胞形态、细胞迁移、转录激活和基因表达等一系列细胞过程。根据FRET(Fluorescent resonance energy transfer)技术原理,构建了包含红色荧光蛋白dsRed1与青色荧光蛋白ECFP的全长cDNA,效应分子Pak1或N-WASP的GTP酶联结区域,信号分子Rac1或Cdc42的全长cDNA的几种单分子探针。转染NIH3T3或Hela细胞,以胰岛素、缓激肽为诱导剂,分别激活Rac1、Cdc42信号转导通路。离体荧光光谱检测表明,在两种转染动物细胞中均产生了FRET现象。不同信号转导通路的FRET效率,在诱导激活5min后,均达到最高值,但增加幅度有显著差异。随着诱导时间的延长,FRET效率下降,但下降速率在不同信号转导通路间差异显著。Rac1、Cdc42激活试验证实,诱导激活的转染细胞中,Rac1、Cdc42均处于激活状态(GTP-bound),其在不同诱导时间的相对激活程度与FRET效率表现相同。诱导激活的Rac1、Cdc42信号转导通路,分别导致了转染活细胞中片状伪足、线状伪足的产生。这表明,采用这些单分子探针,可直接监测激活的信号转导通路,在活细胞中的3D时空分布变化图像及其产生的细胞学效应。采用这些单分子探针,分析、判断了一些调节蛋白对Rac1、Cdc42的GEF或GAP特性,从而提供一种可大大简化现有的鉴定待测蛋白分子的方法。
