分享的是来自瑞士日内瓦大学生物化学院AurélienRoux教授于2018年发表在Nature Chemistry上的文献，题目为《一种细胞质膜张力荧光探针》“Afluorescent membrane tension probe”。本文主要设计了一种名为FliptR的荧光探针，该探针可用来测量细胞膜表面膜张力的变化，并探究了该荧光探针识别检测的机制。众所周知，膜张力在许多细胞行为过程中起着至关重要的作用。在细胞水平上，膜张力在细胞迁移、细胞扩散和吞噬过程中起到关键作用。在细胞分裂过程中，细胞膜张力引起子细胞之间的体积不稳定，这种不稳定被肌动蛋白皮质的收缩所抵消。张力增加会延迟细胞分裂的最后一步，即脱落。同时，膜张力也调节亚细胞过程。细胞膜张力在细胞生命过程中起着重要作用，这决定了测量膜张力的重要性，但由于力学变化小、模型构建难、生物体系复杂、变化因素多等客观原因，设计开发无侵入式测量膜张力探针是较为困难的。为攻克以上难题，这篇文章介绍了一种可平面化的膜张力探针FliptR（图1），通过荧光寿命变化来报告脂质堆积顺序的变化进而反应膜张力的变化情况。
该探针是一个可平面化的推拉式和旋转式荧光探针，由两个二硫代噻吩组成，它还包括一个羧基基团，通过CuAAC点击化学与探针母体结合，用来靶向细胞膜。正常情况下，该探针由于甲基与连接的可旋转键旁的内环亚砜之间的排斥作用而扭曲脱离共轭，形成一个非共平面的结构，而当其受到侧向压力之后，便由非共平面结构变为共平面结构，进而改变了荧光寿命（图1）。
所谓的脂质堆积就是脂质酰基链的密度，较高的脂质堆积由更紧密和更有序的酰基链反映，较低的脂质堆积对应更间隔和无序的酰基链。因此，液相有序相比液相无序相具有更高的脂质堆积。这些可平面化的推拉探针可以区分不同顺序的相变。在更有序的阶段，脂质堆积更高，因为酰基链施加更高的压力，使推拉探针平面化。进而，他们对这个探针进行模型测试，看其是否对于脂质堆积顺序敏感，于是设计了不同脂质堆积顺序的人工囊泡，用该探针进行测量，发现不同脂质堆积的荧光寿命不同（图2）。接着在细胞内，看该探针是否对于膜张力变化敏感，使用了HeLa细胞和MDCK上皮细胞进行实验，通过渗透压冲击改变细胞膜张力，发现细胞内随着膜张力增加，荧光寿命也随之增加，并形成良好的线性关系（图3）。
图2：FliptR荧光寿命随着脂质相不同的变化情况
图3：FliptR荧光寿命在细胞内随张力变化情况
接着对该探针在细胞内的机制进行探究，发现机制如图4a-d所示：随着张力的施加，细胞膜进行脂质相分离，液态无序相由于要抵抗张力堆积在一起，而液态有序相则因不易弯曲而聚集在一起，同时因为细胞膜上液态有序相的面积比液态无序相大，因而表现出随着膜张力增加，荧光寿命也随之增加的情况。图4：FliptR报道的响应膜张力的脂质双层膜的可能结构变化
该文章通过合成一种FliptR膜张力荧光探针，通过荧光探针寿命变化，进而反应膜张力的变化。同时该文章对其机制进行了探究，随着张力施加，引起细胞膜脂质相分离。该文章通过直接成像膜张力变化，为之后研究细胞膜过程提供了新的研究途径。
https://www.nature.com/articles/s41557-018-0127-3
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