量子点单分子成像助力CRISPR机制研究

量子点（Quantum dots）做为无机合成的纳米材料，具有超越传统荧光染料的独特光学性质，比如荧光亮度高、无需避光、不会淬灭，是新一代的优质荧光探针。

单分子成像（single-molecule imaging）技术中，将荧光探针用于单分子标记，要求荧光亮度高以满足灵敏度和分辨率的需求，同时要求观察时程长、不易淬灭、长时间激发耐光漂白。对于上述要求，量子点具有不可替代的光学优势。

图1 DNA curtain模式图

图中并行排列的部分为DNA，锚着于固相基质。

DNA curtain（DNA幕帘）（图1）是用于分析DNA与蛋白质体外相互作用的技术。该技术中，DNA序列锚着于固相基质，同时以量子点对蛋白质分子进行荧光标记，即可实时对DNA与蛋白质的结合及作用模式进行动态观察与分析。

加州大学伯克利分校的Jennifer A. Doudna教授和哥伦比亚大学的Eric C. Greene教授，于2015年11月在生物医学顶级杂志《CELL》，发表题为“大肠杆菌CRISPR-Cas系统对外源DNA的监测与处理”的研究论文。该课题基于DNA curtain技术，将DNA序列锚着于固相基质，同时利用量子点标记的Flag抗体将Cascade进行荧光标记（图2），通过对绿色的DNA及洋红色的Cascade进行实时的动态观察，从而分析二者的相互作用模式，有助于阐明细菌CRISPR系统对外源DNA的作用机制。

图2 E. coli Cascade靶向结合模式

A. 宽场全内反式荧光显微镜（TIRF）成像显示量子点标记的Cascade（洋红色）结合于DNA（绿色）λ1序列。
B. TIRF成像显示Cascade结合于DNA的λ3序列。
C. E. coli Cascade通过crRNA靶向于不同结合位点的模式图。

文献来源：Redding S, Sternberg SH, Marshall M, Gibb B, Bhat P, Guegler CK, Wiedenheft B, Doudna JA, Greene EC. Surveillance and Processing of Foreign DNA by the Escherichia coli CRISPR-Cas System. Cell 2015;163(4):854-65