细胞是动植物结构和生命活动的基本单位。 细胞过程的一个重要特点就是其生化组分在时空调控上的相互作用关系。 然而, 利用传统的生化方法（如酵母双杂交系统、 pull-down系统等）很难在空间上评估活细胞内分子间的相互作用。 光学技术的快速发展, 为研究活细胞中生物分子的时空动态提供了新的遗传研究工具, 其中荧光共振能量转移-荧光寿命显微成像（FRET-FLIM）技术在实时探测分析活细胞中生物大分子构象变化和分子间动态相互作用过程具有独特的优势, 如: 实现对活细胞的实时“可视化”研究, 同时具有高时空分辨率; 检测更加灵敏、 结果可信度高; 且基于简易的数学运算完成简单快捷的分析程序。 介绍FRET-FLIM技术的理论背景知识, 对比了该技术与传统蛋白相互作用技术研究的利弊, 同时归纳了其在蛋白相互作用、 细胞生物学和疾病诊断等方面的最新应用研究进展, 最后总结和讨论了FRET-FLIM技术的未来发展趋势, 以期能够为揭示活细胞的结构和细胞过程相关研究提供新的见解。

光遗传学技术是一种新型的生物技术,融合了光学及遗传学技术,可以实现光对细胞活动的控制。在光遗传学应用当中,靶向细胞可用基因来改造和表达光敏蛋白质,并可被光所调控。光遗传学技术利用光敏离子通道蛋白对特定神经细胞进行精准、快速的光控,已经掀起了神经科学研究领域的一场革命。除了光敏离子通道之外,能产生蛋白质相互作用的光敏蛋白也已被广泛应用于光遗传学研究。本文讨论了常见的基于蛋白-蛋白相互作用的光敏蛋白,然后介绍了基于光控蛋白-蛋白相互作用的光遗传学技术在光控基因表达、相分离、代谢工程和细胞器运输中的应用。

甘氨酸-络氨酸-苯丙氨酸(glycine-tyrosine-phenylalanine, GYF)结构域是一种小型的、能识别富脯氨酸序列(proline rich sequences, PRS)的保守、多功能接合结构域, GYF结构域蛋白在蛋白蛋白相互作用、翻译起始、mRNA剪接、监管与翻译抑制、泛素连接、信号转导、免疫蛋白酶调控等方面起重要作用。本文从结构域特性、与靶蛋白的相互作用及其功能等方面综述GYF结构域蛋白的研究进展。

细胞内蛋白质的氧化还原状态直接影响细胞的增殖、 分化及凋亡, 而氧化还原状态的改变对调控细胞的生存或死亡尤为重要。 硫氧还蛋白(Thioredoxin, TRX)是一种广泛存在于生物体内的氧化还原调节蛋白, 其在细胞内氧化还原状态的变化是发挥其氧化还原调控作用的重要过程。 以TRX为对象并以其中的色氨酸残基(Trp)作为内禀荧光探针, 利用蛋白质定点突变、 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、 荧光光谱和圆二色谱等技术和方法, 研究TRX与谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GPX3)相互作用过程中氧化还原态的变化。 通过观测TRX以及突变体中色氨酸荧光光谱的变化, 研究蛋白相互作用的电子转移模式以及TRX氧化态-还原态之间的相互转化。 结果表明氧化态的TRX与还原态的GPX3之间存在相互作用并发生电子交换, 解释了二者之间电子传递模式为GPX3将电子传递给TRX, 为揭示TRX在细胞信号传递过程中的物理化学机制提供了实验依据。