细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞感知周围环境并作出响应，从而引发了各种生理反应。细胞对胞外分子的响应主要通过两种方式：一种是激活细胞表面膜受体，诱导受体磷酸化等过程并将信号传递到胞内；另外一种是直接将胞外分子内吞入胞内。本论文正是围绕这两种方式，通过选择特定的研究体系，利用活细胞单分子荧光成像等新的技术手段，探讨了一种膜蛋白受体的激活机制与一种胞外分子的内吞性质。简述如下：　　 Ⅰ.活细胞单分子荧光成像法研究HER家族受体的激活　　 表皮生长因子家族受体HER(包括HER1/HER2/HER3/HER4)，通过多种自聚与异聚，在细胞的增殖、分化、凋亡过程与癌症的发生发展过程中起重要的作用。利用全内反射荧光显微术，在活细胞上追踪了单个HER受体在激活前后的运动行为，并探讨了其扩散运动的变化与细胞膜微环境、受体磷酸化的关系，提出了可能的受体激活机制，具体内容包括：　　 (1)采用不同的荧光标记方法，实现了活细胞膜上HER1/HER2受体的单分子成像。利用TMR及QDs外标EGF配体，实现了HER1受体的单分子示踪，并观察到HER1受体在激活后周期性反复二聚与解聚的过程；利用GFP标记HER1/HER2受体，得到了均一分散的活细胞单分子成像，为进一步实现活细胞上单分子HER1/HER2运动分析打下了基础。　　 (2)利用单分子成像示踪技术在活细胞上研究了HER1/HER2受体在HRG刺激下的激活。与以往报道的受体在激活后扩散减慢不同，研究发现HRG的刺激反而加快了HER1/HER2受体在膜上的扩散。进一步的研究表明，HRG与其受体HER3的结合，诱导了HER1或HER2受体的磷酸化，促进了细胞骨架重排，从而改变了HER1/HER2受体所处的膜微环境，因此其扩散运动加快。该研究为深入理解HRG诱导HER受体激活的信号传导机制提供了有价值的新的信息。　　 (3)发展了利用活细胞单分子示踪研究HER1受体内吞途径的方法。HER1在EGF激活后是通过caveloae还是clathrin内吞是生物学中争论的问题。我们通过追踪HER1在EGF刺激后的运动轨迹，并分析其扩散行为在caveloae及clathrin被破坏后是否改变，来判断其内吞途径。结果表明：低浓度EGF刺激下HER1聚集在clathrin区域；在高浓度EGF刺激下HER1同时聚集在clathrin与caveolae区域。以上结果为理解HER1受体内吞途径提供了新的依据。　　 Ⅱ.核酸适体及其碳纳米管嵌合体内吞性质研究　　 核酸适体是通过指数富集配体系统进化(SELEX)技术筛选出来，能与靶分子高特异性、高亲和性结合的寡聚核苷酸，是一类在分子识别、医学诊断及治疗中极具前景的新型探针。Sgc8是一个利用Cell-SELEX新技术筛选得到的能够选择性识别T型淋巴白血病细胞的核酸适体。我们利用共聚焦荧光显微术及流式细胞分析，证实并系统研究了核酸适体sgc8及sgc8-SWNT(单壁碳纳米管)嵌合体的细胞内吞性质，为核酸适体在靶向输运方面的应用奠定了基础，具体内容包括：　　 (1)系统研究了人工筛选获得的膜蛋白PTK7的DNA核酸适体sgc8的内吞性质。研究表明，sgc8可以选择性地进入靶细胞且不影响细胞的生长。Sgc8进入胞内后定位在内涵体中，进一步研究表明，Sgc8的内吞性质与其靶蛋白PTK7的内吞性质相关，因为sgc8与其靶蛋白的抗体具有相似的内吞动力学性质及胞内定位。由于核酸适体具有易于修饰、保存、无免疫原性等优点，sgc8有望成为一种靶向T型淋巴白血病细胞的新型输送载体。　　 (2)构建了sgc8-SWNT的嵌合体，实现了碳纳米管的细胞靶向输送。Sgc8具有选择性内吞的性质，但输送效率较低；SWNT是一种高效细胞输送载体，但没有选择性，两者的嵌合则实现了优势的互补。利用DNA对SWNT的分散及吸附作用，我们成功的构建了sgc8-SWNT的嵌合体，并证实了其选择性内吞入靶细胞的性质，为实现SWNT的细胞靶向输送发展了一种有效的方法。