單分子成像技術(shù)在工業(yè)微生物研究中的應用

　　摘要:在單分子工具和技術(shù)的迅速發(fā)展過程中,單分子熒光顯微鏡技術(shù)脫穎而出,可以高特異性地監(jiān)測熒光標記的生物分子的時空行為,成為研究生物系統(tǒng)的有力工具。然而,單分子成像和追蹤技術(shù)在工業(yè)微生物研究及酶工程領域中的應用仍處于起步階段。隨著生物工程技術(shù)、合成生物學和代謝工程等科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,工業(yè)微生物的應用日趨廣泛。但是,菌株往往難以在整個培養(yǎng)期間保持最大的生產(chǎn)能力,導致在經(jīng)濟效益上不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需求,成為制約微生物細胞工廠發(fā)展的一個瓶頸問題,對酶工程領域的酶學研究提出新的挑戰(zhàn)。單分子成像技術(shù)具有直接、準確、實時等監(jiān)測優(yōu)點,可以直接在活體生物上進行研究,成功地實現(xiàn)了對單分子酶的催化過程實時監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)了多種酶的新單分子行為及反應機制。這些技術(shù)有助于各種新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研發(fā)。本文簡述主要的熒光顯微鏡單分子成像和追蹤技術(shù)的特點,總結(jié)近年來單分子成像技術(shù)在微生物研究、酶工程領域的酶學研究中的應用,及其在工業(yè)微生物研究中的應用現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn)。這些技術(shù)的應用必將促進納米生物學的發(fā)展,推動酶的工程改造,提高細胞工廠的生產(chǎn)能力。

　　關鍵詞:單分子成像單分子追蹤工業(yè)微生物酶工程熒光顯微鏡

　　0引言

　　隨著環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的強烈需求,綠色制造倍受關注�，F(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展提升了生物工程、代謝工程、合成生物學等領域的創(chuàng)新能力,工業(yè)微生物的應用也日趨廣泛。然而,作為生產(chǎn)單元的底盤細胞,活的微生物菌株不斷對生產(chǎn)過程中的各種應激做出響應,難以在整個培養(yǎng)期間保持最大的生產(chǎn)能力,導致在經(jīng)濟效益上無法滿足產(chǎn)業(yè)化的要求。這個制約微生物細胞工廠發(fā)展的瓶頸問題,對酶工程領域的酶學研究提出了新的挑戰(zhàn)。

　　微生物論文范例： 典型油田區(qū)油污土壤微生物群落區(qū)域性分布研究

　　單分子成像技術(shù)具有獨特的監(jiān)測優(yōu)點,可對活體生物實施直接、準確、實時的觀察,實現(xiàn)對單分子酶催化過程的實時監(jiān)控。這些技術(shù)的應用使多種酶的新單分子行為及反應機制被發(fā)現(xiàn),促進了各種新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研發(fā)。在各種單分子工具和技術(shù)中,單分子熒光顯微鏡技術(shù)脫穎而出,它能夠高特異性地監(jiān)測熒光標記的生物分子的時空行為,成為研究生物系統(tǒng)的有力工具。目前,在工業(yè)微生物及酶工程領域的研究中,單分子成像和追蹤技術(shù)的應用亟待提高。本文從單分子成像的主要技術(shù)特點及其在微生物研究和酶學研究中的應用,在工業(yè)微生物研究中的應用和挑戰(zhàn)等4方面探討了相關內(nèi)容,旨在推動酶的工程改造,提高細胞工廠的生產(chǎn)能力。

　　1單分子成像的主要技術(shù)特點

　　單分子工具和技術(shù)涉及面廣,包括原子力顯微鏡、單分子熒光顯微鏡、光鑷、磁鑷、納米孔鑷以及增加可觀察物數(shù)量的混合技術(shù)[1]。這些方法可以通過施加力和力矩,操縱單個生物分子,觀察單個運動復合體的動態(tài)構(gòu)象變化。其中熒光顯微鏡具有極高的對比度、標記的特異性、對生物樣品的干擾相對較小的特點,伴隨著監(jiān)測器、染料技術(shù)和圖像分析方法的技術(shù)進步,單分子熒光顯微鏡技術(shù)脫穎而出,成為研究生物系統(tǒng)的有力工具,因為它可以高特異性地監(jiān)測幾乎任何熒光標記的生物分子的時空行為。這樣的“超分辨率”顯微技術(shù),就是以比光學分辨率極限更高的精度呈現(xiàn)空間信息的光學成像技術(shù)[2]。

　　實現(xiàn)超分辨率的最簡單方法是避免在遠場區(qū)域成像,執(zhí)行近場成像(即熒光源和檢測器之間的距離小于幾個波長的光),從而避免受到顯著的光學衍射效應的影響。單分子定位顯微鏡具有兩方面功能,單分子成像能夠在納米尺度上解析生物結(jié)構(gòu),單分子追蹤可以在毫秒范圍內(nèi)監(jiān)測分子間相互作用。其基本工作原理是通過控制單個熒光團的熒光發(fā)射,實現(xiàn)比傳統(tǒng)熒光顯微鏡方法更高的分辨率。隨著時間的推移,通過“閃爍信號”策略可以獲得不同小熒光團子集的圖像,并且可以高精度定位每個單獨熒光信號的質(zhì)心,以創(chuàng)建詳細的分子圖和納米尺度的超分辨圖像[3]。

　　單分子定位成像中最常用的熒光團是熒光蛋白和有機染料。熒光蛋白具有遺傳標記的優(yōu)勢,具有β

　　2單分子成像技術(shù)在微生物研究中的應用

　　活體微生物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)研究經(jīng)歷了細胞整體、單個細胞、亞細胞、低拷貝單分子、任意低拷貝單分子的發(fā)展過程[5]。在活的微生物細胞中實現(xiàn)單分子檢測存在三大障礙,即受到靈敏度、空間分辨率和光穩(wěn)定性的限制。綠色熒光蛋白(GFP)的出現(xiàn),提供了一種標記蛋白質(zhì)的簡單的基因方法,該方法能夠標記細胞中許多不同的生物分子,使對細菌的研究從群體研究快速過渡到單細胞研究,實現(xiàn)了許多細菌蛋白質(zhì)、染色體和質(zhì)粒DNA以及膜結(jié)構(gòu)的亞細胞分布的成像,成為微生物研究中的里程碑[6]。對活細菌進行的第一次單分子熒光研究使用了熒光探針的多個拷貝,檢測細胞中的信使RNA(mRNA)分子。

　　一個流行的系統(tǒng)依賴于RNA發(fā)夾和MS2噬菌體衣殼蛋白之間的高親和力相互作用;通過在相關mRNA中引入發(fā)夾的多個重復序列,并表達與GFP衍生物融合的MS2蛋白,可以間接地用GFP標記mRNA分子。在裂變酵母中,將一種快速成熟的黃色熒光蛋白(YFP)基因與一種膜定位蛋白片段(Tsr)的染色體拷貝進行基因融合,通過lac操作子控制YFP

　　雙標記系統(tǒng)通過DNA結(jié)合蛋白與插入細菌染色體或質(zhì)粒的特定DNA序列基序的相互作用來“標記”DNA上的特定位點。例如,熒光阻遏算子系統(tǒng)(基于轉(zhuǎn)錄阻遏,如lacI和tetR);parB

　　單分子定位和追蹤技術(shù)已廣泛用于微生物研究中,包括DNA修復[8

　　例如,通過鞭毛將含有MotB

　　3單分子成像技術(shù)在酶學研究中的應用

　　對于酶工程領域來說,酶學研究正處于一個拐點。在分子生物學技術(shù)的推動下,酶工程技術(shù)獲得了突破性的發(fā)展,通過開創(chuàng)性地借助分子生物學的方法進行快速而廣泛的分子定向進化,從而改變酶的功能或特性,推動了酶工程的應用價值[27]。而且,改良的DNA技術(shù)、各種生物信息學中的新工具,以及新時代對“綠色催化”的強烈需求,都推動和促進了酶工程的發(fā)展[28]。對酶制劑的需求不僅局限在傳統(tǒng)領域,在新興領域酶制劑也獲得了廣泛應用[29]。制藥、環(huán)境、精細化學品等領域?qū)γ钢苿┑钠惹行枨?推動和促進了各種新型酶、新特性酶、新作用方式酶的研發(fā)[6]。

　　這些研發(fā)涉及創(chuàng)造新的,通常是具有非天然催化活性,或者非天然底物反應等的新酶。這些新酶的研發(fā)可以為使用化學合成工藝的傳統(tǒng)制藥領域帶來新的、可持續(xù)的綠色催化工藝,而且可以引入更具有特異性的催化路線[30]。然而,這對研發(fā)新特性酶的酶工程而言提出了更高的挑戰(zhàn)。在現(xiàn)階段,酶學研究和酶工程改造通常依賴于已知酶的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。例如,纖維素酶的蛋白質(zhì)工程主要有兩個趨勢:第一,計算蛋白質(zhì)工程的結(jié)果對于推動該領域的研究越來越重要,因為實驗設想和結(jié)果仍然很少;第二,進一步研究纖維素水解的輔助蛋白,如溶解性多糖單加氧酶(LPO),以改進纖維素酶的屬性和結(jié)構(gòu)[31]。

　　由于蛋白質(zhì)結(jié)晶和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析的工作費時費力,大部分酶都沒有提供蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息[32],因此,以往在對酶分子改造的研究中,假設在反應條件下(低酶濃度、高底物濃度、有機溶劑等)酶的結(jié)構(gòu)與結(jié)晶酶(高酶濃度,無底物和/或有機溶劑)的結(jié)構(gòu)非常相似,在此基礎上進行各種研究。實際上,酶在不同條件下的分子作用方式差異極大[33],根據(jù)結(jié)晶酶及其催化反應條件等來設計酶的改造策略往往是失敗的。

　　因此,對于酶工程研究來說,急需一種快速直接的蛋白質(zhì)特性分析手段,為酶工程改造提供技術(shù)支撐。單分子成像技術(shù)具備這個優(yōu)勢。利用單分子成像可以直接對單分子酶的催化過程實時監(jiān)控,直接觀察到蛋白質(zhì)在各種不同條件下的作用方式,特別是單個蛋白質(zhì)的各種氨基酸殘基的作用力學變化,這個優(yōu)勢使得研究人員可以根據(jù)每個催化反應來觀察分子變化,從而加速了催化策略或分子改造策略的實施方案[34,35]。

　　單分子酶蛋白質(zhì)研究是新近隨著分析儀器的更新和進步,在生命科學領域開拓出來的新熱點和新技術(shù)手段。生物學中的各種反應,都是由單個分子的各種反應聚集而成的宏觀現(xiàn)象。實際上,分子相互作用和化學反應總在單分子的水平上發(fā)生,但由于研究手段的限制,各種化學反應和生物反應的數(shù)據(jù)幾乎都是從含有大量分子的實驗中得到的。對于由微觀匯集成宏觀的生物反應過程,利用傳統(tǒng)的研究手段無法探觸到反應的本質(zhì),只能是采用間接的方法,通過宏觀的現(xiàn)象變化推測分子級別的反應特性。隨著生命科學中分析儀器和分析技術(shù)的發(fā)展,對單個分子進行分析成為可能。從20世紀90年代中期開始,許多研究人員轉(zhuǎn)向室溫單分子檢測,尤其是生物體系的單分子研究,實現(xiàn)了對活細胞單分子生化反應的高特異性、毫秒時間分辨率的探測。

　　在過去的十年中,科學和技術(shù)的進步使生物催化成為實驗室和工業(yè)規(guī)�；瘜W合成中,傳統(tǒng)金屬和有機催化實用和環(huán)境友好的替代品。隨著DNA測序和基因合成技術(shù)取得的關鍵進展,在通過蛋白質(zhì)工程和設計裁剪生物催化劑以及將酶重組為新的生物合成途徑的能力方面取得了巨大進展[36]。由于單分子技術(shù)具有避免集群研究的平均效應、捕獲瞬態(tài)中間產(chǎn)物和表征非均一行為等優(yōu)勢,使科研人員得以探觸到生物反應的本質(zhì)變化,從而使生物學的許多領域取得重要突破。

　　利用單分子成像技術(shù)在研究酶和DNA的相互作用方式中,誕生了單分子測序方法,即現(xiàn)在所稱的第三代測序技術(shù)。單分子測序不需要任何PCR的過程,有效避免了以前的測序方法因PCR偏向性而導致的系統(tǒng)錯誤,同時具有提高讀長,并保持二代技術(shù)的高通量,低成本的優(yōu)點,從而實現(xiàn)了技術(shù)上的大跨越。利用單分子原理的測序技術(shù)儀器也得到推廣,并且逐步取代在2008年才面世的第二代測序儀器,進入第三代測序時代[37]。單細胞基因組學通過單分子技術(shù)與基因組學的交匯,實現(xiàn)在單細胞中檢測基因拷貝數(shù)以及單個點突變。與此同時單分子成像技術(shù)用于追蹤運動軌跡,探明細胞中單個分子或單個粒子的運動表現(xiàn)[38]。

　　所以,單分子實驗的研究結(jié)果不僅是對以往總體平均研究方法的有力補充,而且在許多方面單分子技術(shù)已成為深入研究酶的生物活性不可或缺的手段。單分子成像技術(shù)在酶工程研究中得到應用,如對分子馬達機械力化學耦合的深入分析使人工工程馬達的發(fā)展成為可能。分子馬達是一種將化學能轉(zhuǎn)化為機械能的酶,在這種酶的作用下,它可以執(zhí)行關鍵的細胞功能,如DNA復制和轉(zhuǎn)錄、DNA超螺旋、細胞內(nèi)運輸和ATP合成。單分子技術(shù)已被廣泛用于識別分子馬達反應循環(huán)中的結(jié)構(gòu)中間體,并了解能量消耗的子步驟如何驅(qū)動中間體之間的轉(zhuǎn)換。這些技術(shù)被應用于研究各種馬達,如螺旋酶、DNA和RNA聚合酶、拓撲異構(gòu)酶、核小體重組子,以及參與DNA縮合、分離和消化的馬達[1]。

　　通過突變、化學修飾和光遺傳學等技術(shù),重新設計現(xiàn)有的分子馬達,例如改變速度、過程性或功能性[1,39]。基于單分子成像和單分子生物學的研究結(jié)果,實現(xiàn)了在活細胞里直接觀測生物大分子。中國科學院上海生物化學研究所分子生物學國家重點實驗室的研究團隊鑒定了兩種核酸內(nèi)切酶缺陷、單組分可編程RNA引導和RNA靶向Cas13RNA酶(dCas13),可對活細胞中的RNA進行穩(wěn)健的實時成像和跟蹤。

　　dCas13和dCas9(Cas9的突變形式,其內(nèi)切核酸酶活性通過點突變被去除)系統(tǒng)的進一步組合允許同時可視化活細胞中的基因組DNA和RNA轉(zhuǎn)錄[40]。使用納米拷貝技術(shù)可以放大單個標記基因,從而能夠在擁擠的細胞內(nèi)環(huán)境中,在可尋址的亞衍射體積中進行單分子檢測,實現(xiàn)以單分子分辨率對RNA聚合酶Ⅱ(PolⅡ)進行成像、跟蹤和量化,揭示其在轉(zhuǎn)錄周期中的動態(tài),并進一步研究多個功能相關事件—調(diào)節(jié)因子—染色質(zhì)相互作用、PolⅡ動力學和新生轉(zhuǎn)錄動力學,揭示了迄今為止在體內(nèi)未發(fā)現(xiàn)的基因調(diào)控機制的詳細操作參數(shù)[41]。此外,一種基于納米結(jié)構(gòu)的雙色熒光探針,通過雙色共定位成像提高了測量精度,從而大大避免了假陽性信號,并實現(xiàn)了活細胞中微小RNA的實時原位成像,推進了在單分子水平上對活細胞中各種生物分子進行無酶放大監(jiān)測和成像[42]。

　　4單分子成像技術(shù)在工業(yè)微生物研究中的應用和挑戰(zhàn)

　　隨著生物工程技術(shù)和計算機輔助設計的迅猛發(fā)展,工業(yè)微生物的應用日趨廣泛。近年來,新的合成生物學方法提高了原始菌株的高附加值次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量,新的生物合成基因簇的挖掘和構(gòu)建開辟了工程菌株的應用途徑[43]。代謝工程提供了以可再生方式生產(chǎn)新分子的極好能力,拓寬了通過細胞系統(tǒng)從化學元素合成有用產(chǎn)品的范圍,加速了生物燃料、生物材料和納米技術(shù)的應用[44]。但是,隨著培養(yǎng)條件和細胞狀態(tài)的動態(tài)變化,底盤細胞不能在整個培養(yǎng)期間保持最大的生產(chǎn)能力,在經(jīng)濟效益上不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需求,成為制約微生物細胞工廠發(fā)展的瓶頸。

　　工業(yè)微生物在發(fā)酵過程中通常作為活細胞催化劑,常用的工業(yè)微生物有細菌、放線菌、酵母菌和霉菌。單分子成像技術(shù)在工業(yè)微生物研究中得了到應用。德國馬克斯普朗克陸地微生物研究所的研究團隊詳細總結(jié)了單分子成像技術(shù)在微生物研究中的應用現(xiàn)狀特點[3]。

　　可見該領域的研究現(xiàn)狀有以下特點:①單色研究為主,多色研究尚不多見;②大多數(shù)研究在模式微生物進行;③結(jié)構(gòu)成像較多,單粒子追蹤很少;④大多數(shù)研究按時間順序記錄不同的靶點,并行成像較少;⑤在各種標記方法中,最主要的是基因標記,特別是熒光蛋白融合;⑥成熟的多色標簽不多。因此,單分子成像技術(shù)在工業(yè)微生物研究中的應用仍處在起步階段。這是因為其在實際應用中面臨諸多挑戰(zhàn)。 微生物細胞是小而密集的單細胞有機體,其特點是具有強大的細胞壁保護,特定的自體熒光或彩色色素背景,蛋白質(zhì)的拷貝數(shù)相當?shù)?生長速度和新陳代謝速度卻相當快[3]。

　　在微生物細胞中進行單分子檢測是一項復雜的工作,這是因為其中存在復雜的擴散模式;許多熒光蛋白傾向于寡聚,扭曲的相互作用會使蛋白質(zhì)的定位和聚集狀態(tài)發(fā)生改變;在同一個細胞中進行雙色/多色測量,共定位檢測技術(shù)相當復雜;準確計算分子數(shù)量是復雜的,可能出現(xiàn)計算不足或過多的情況,需要有每個特定的熒光蛋白在特定的細胞環(huán)境中檢測效率的知識。

　　蛋白質(zhì)完全熒光融合的方法在應用中仍然存在限制,難以處理中到大拷貝數(shù)的蛋白質(zhì),因為它們會使典型的細菌細胞過于熒光“擁擠”。因此很難研究大多數(shù)蛋白質(zhì)在活細菌中的自然拷貝數(shù)行為。對低拷貝數(shù)的需求也妨礙了從單個細胞收集大量統(tǒng)計數(shù)據(jù),從而限制了研究分子異質(zhì)性的機會,這種異質(zhì)性可能反映化學異質(zhì)性(共價或非共價)或不同的細胞環(huán)境[5]。標記分子的正常生理功能可能受到干擾。

　　例如,在DNA上標記標簽可能會干擾局部染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能;內(nèi)切酶(TALE,Cas9)或抑制物與染色質(zhì)的結(jié)合可能干擾基因轉(zhuǎn)錄;將多個適配體外殼蛋白標記到單個mRNA會顯著增加mRNA的大小,從而干擾轉(zhuǎn)運動力學;蛋白質(zhì)標記的潛在缺陷可能源于內(nèi)源性標記和外源性標記分子之間的差異;大多數(shù)單分子成像都是在外源蛋白上進行的,由于靶蛋白的過度表達,很可能會產(chǎn)生人為的效應。

　　CRISPR/Cas9系統(tǒng)等基因工程技術(shù)可以有效地將標記模塊插入靶標分子的內(nèi)源性基因組位點,使融合分子在生理水平上表達,實現(xiàn)在生理相關水平上對靶標分子進行成像[22]。熒光探針的不理想性能和光毒性,可能導致對單分子數(shù)據(jù)的不精確甚至不正確解釋。蛋白質(zhì)停留時間的計算取決于標記熒光團的光穩(wěn)定性,胞內(nèi)成像所需的標記性能與現(xiàn)有的探針相比還有很大的差距,長期、連續(xù)、快速、低光毒性的單分子成像需要更明亮、更穩(wěn)定、更簡單的探針和標記方法,有待開發(fā)用于活細胞單分子成像的優(yōu)秀探針。

　　進一步優(yōu)化非傳統(tǒng)熒光團,例如納米體、量子點、共軛半導體聚合物點和碳納米點,可能成為活細胞單分子成像的優(yōu)秀探針[4]。對于單分子動力學和細胞行為之間的聯(lián)系,目前大多數(shù)實驗都是在體外培養(yǎng)的細胞系上進行的,由于光的散射,很難在生物體內(nèi)實現(xiàn)單分子成像。另外,組織細胞在培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)和馴化可能引起細胞性狀和組織成分的改變,可能會導致對結(jié)構(gòu)與功能關系的誤解。大體積的高速成像是光片顯微技術(shù)進一步發(fā)展的重要方向;自適應光學、光片顯微鏡和明亮的基因編碼標簽的結(jié)合將使單分子成像更加深入[4]。

　　當?shù)孜锖兔敢院艿偷目截悢?shù)存在時,還應考慮生化反應的波動,許多過程具有區(qū)隔效應,在限制拷貝數(shù)的過程多功能蛋白質(zhì)中之間存在競爭,無法復制構(gòu)成活細胞自然環(huán)境復雜的生物分子混合物[5]�，F(xiàn)有的成像工作已是“大數(shù)據(jù)”項目,所提供的大數(shù)據(jù)集,需要復雜的圖像和時間序列分析來探測蛋白質(zhì)的位置和流動性。大數(shù)據(jù)集的可用性以及定量的、統(tǒng)計上可靠的、基于成像的活體內(nèi)分子特性信息,從活體內(nèi)的分子擴散到復雜的基因網(wǎng)絡和分子機器的功能,也為構(gòu)建描述許多過程的數(shù)學模型提供了極好的輸入[45]。

　　伴隨著合成生物學家生產(chǎn)的工程合成細胞、成像分辨率和通量的提高,將進一步擴大數(shù)學模型的應用范圍。許多因素會影響微生物細胞內(nèi)單分子成像的性能,需要進一步提高單分子成像的性能�？赏ㄟ^擴展研究方法,如改進的熒光團和標記方法,高級微拷貝、分辨率更高、內(nèi)容更豐富、照片損傷更低的成像技術(shù),力傳感器,微流體,數(shù)據(jù)分析程序,數(shù)學建模等,增強單分子成像的能力和適用性[46]。

　　所有使用的單分子工具都已接近當前的技術(shù)極限。在用納米技術(shù)研究納米生物學問題時,每一項新技術(shù)的發(fā)展和應用都離不開方法的改進。一個懸而未決的問題是如何追蹤動態(tài)、協(xié)同移動的交互靶標。探針的發(fā)展可能改變當前的技術(shù)限制,包括研發(fā)能長時間和更精確地追蹤不同微生物靶點軌跡,能標記更小靶點的探針,不干擾細胞生物學,高標記密度和效率的探針[3]。

　　采用盡量減少樣品體積,設計光穩(wěn)定性更好的熒光蛋白新變體,提高相機探測器的靈敏度,以提高信號的檢測能力。開發(fā)各種分析工具來提高信噪比,如細胞圖像的自動“分割”方法,用于追蹤熒光標記分子的穩(wěn)健軟件算法,追蹤分子形成的分子絡合物的化學計量分析。對細胞工廠中生產(chǎn)單元的細胞進行單分子成像分析,可借助微流控裝置,控制菌細胞的大小或形狀,將細胞引入不同的微環(huán)境,測試對環(huán)境暴露的反應,或監(jiān)測不同菌株之間的相互作用(合作或?qū)��?[46]。

　　5展望

　　單分子成像和追蹤技術(shù)實現(xiàn)了對細胞內(nèi)部生命的直接可視化和原位測量,對理解生物過程至關重要,在生物學研究中帶來了許多深刻的發(fā)現(xiàn)。單分子成像和追蹤技術(shù)在工業(yè)微生物中的研究仍處在起步階段,在實際應用中仍面臨諸多挑戰(zhàn)。展望未來,單分子成像和追蹤技術(shù)的應用必將促進納米生物學的發(fā)展,推動酶工程改造,提高細胞工廠的生產(chǎn)能力。

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　　作者：嚴少敏,吳光

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