近日，中山大學腫瘤防治中心劉強課題組聯合高嵩課題組和中國科學院生物物理研究所胡俊杰課題組在著名雜志 Nature Structural & Molecular Biology 雜志上發表題為“Aurora kinase A-mediated phosphorylation triggers structural alteration of Rab1A to enhance ER complexity during mitosis”的研究論文，揭示了AURKA-Rab1軸驅動有絲分裂內質網形態重塑并維持結構復雜性的分子機制。
內質網是一種高度動態的細胞內三維膜系統，其在有絲分裂中表現出周期性的結構動力學，有絲分裂信號如何調節內質網重塑尚不清楚。該論文通過瑞利光電FRET技術在活細胞內成功揭示了有絲分裂信號是如何調節內質網重塑的問題。活細胞定量FRET顯微成像分析表明：在有絲分裂前期到中期的過程中，RTN4蛋白的寡聚程度增加，到分裂后期時其寡聚程度有所降低（圖1）。此過程反映了內質網膜曲率先增加后降低的狀態，驗證了內質網在細胞分裂中表現出的周期性結構動力學特性。這些發現為深入理解細胞分裂過程中內質網調控的分子機制提供了新的實驗數據和活細胞光學解決策略。
圖1. 利用E-FRET技術檢測RTN4蛋白的寡聚
瑞利光電科技有限公司是由華南師范大學生物光子學研究院陳同生、莊正飛教授聯合學校與社會資本共同組建的高科技公司，主要開發活細胞智能定量FRET分析儀。FRET技術是寫入教科書的經典活細胞內生物大分子功能與結構分析方法，為不同領域的科學研究提供廣泛應用，在生命科學中至少可以包括如下六大應用場景。
FRET技術的部分應用場景：
（1）活細胞中酶的活性檢測： FRET技術通過探針如SCAT3、SCAT8、SCAT9成功檢測活細胞內關鍵酶如caspase-3/8/9的活化，為生物體內新陳代謝、信號轉導等過程的研究提供了技術支持（J. Biomed. Sci. 2009, 16(1): 16; J. Cell Biol. Volume 160, Number 2, January 20, 2003 235–243）。
（2）蛋白質磷酸化、甲基化： FRET技術在研究蛋白質磷酸化和DNA甲基化方面發揮關鍵作用，揭示了在細胞信號轉導和基因組穩定性中的重要機制，為癌癥診斷等提供了重要信息（Curr Opin Chem Biol. 2009, 13(4):392-397; Nat Protoc. 2010 Jul;5(7):1255-64.）。
（3）蛋白質分子的結合與分離： 基于FRET技術的原位無損檢測，使科學家能夠定量觀察活細胞內微弱、可逆的蛋白質分子的結合與分離過程，為理解細胞生命活動提供新的視角(Nat Struct Mol Biol (2024).; Int J Biochem Cell B. 2023, 155: 106359; J. Cell. Sci. 2020, 133(20): jcs245001)。
（4）蛋白質的寡聚化： FRET技術用于研究蛋白質寡聚化過程，深入了解蛋白質的穩定性、活性以及在細胞信號傳遞和代謝過程中的作用，為解析細胞凋亡等重要細胞過程提供基礎（Proc Natl Acad Sci U S A. 2017, 114(33):E6812-21; Cell Mol Life Sci. 2020 Jun;77(12):2387-2406;Nat Protoc. 11:2470–2498）。
（5）分子藥理： 活細胞FRET技術在研究藥物處理后細胞內靶標分子的活化和信號轉導過程中具有獨特優勢，為藥物研發和治療機制提供直觀而高效的研究手段（Nat Commun. 2016,7:13709;Cell Death Discov. 2023, 9(1):37）。
（6）鈣離子動態監測： FRET技術實時監測細胞內鈣離子動態變化，為了解神經傳導、凝血、肌肉收縮等生理活動提供了精準的工具，其簡單操作和高靈敏度使其成為科學家在鈣信號研究中的選擇工具（Nature. 1997 388:882-7; Proc Natl Acad Sci U S A. 2009, 106(15):6128-33）。
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