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为解决传统方法难以从单分子层面研究反应扩散过程的问题，研究人员开展了单分子反应扩散（smRD）的研究。他们利用 Bayes - smRD 方法，在毫秒级时间尺度上观察到人源无序蛋白的相互作用，减少了数据量和样本光损伤，对微观生物学研究意义重大。
在微观的生命科学研究领域，就像探索一座神秘的微观宇宙，科学家们一直致力于深入了解分子间的各种奥秘。其中，反应扩散过程在众多生物现象中起着关键作用，它影响着从细胞内信号传导到生物大分子的组装等诸多生命活动。然而，传统的研究方法就如同用一把不够精细的尺子去测量微观世界的精细变化，存在诸多局限。例如，荧光相关光谱（Fluorescence Correlation Spectroscopy，FCS）在分析长光子到达轨迹时，得到的是平均的、整体的结果，无法精准捕捉单个分子的特性；而且以往研究往往需要将分子捕获或限制在表面，这不仅操作复杂，还可能改变分子原本的行为。这些问题就像一道道阻碍科学探索的屏障，使得研究人员难以从分子层面深入理解反应扩散过程。
为了突破这些屏障，探寻微观世界的真相，来自未知研究机构的研究人员开展了一项意义非凡的研究 —— 单分子反应扩散（Single - Molecule Reaction - Diffusion，smRD）研究。他们成功提出从最快可获取的时间尺度，即单个光子到达的层面，逐个分子地捕捉反应扩散过程。该研究成果发表在《Biophysical Journal》上，为生命科学领域带来了新的曙光。
在这项研究中，研究人员主要运用了两种关键技术方法。一是基于贝叶斯范式（Bayesian paradigm）开发的 Bayes - smRD 方法，该方法能在学习仅数千个光子到达、连续空间位置以及离散构象和光物理状态变化的基础上，逐个分子地估计动力学参数；二是利用共聚焦显微镜技术，通过观察分子在照亮的共聚焦光斑中的扩散和相互作用，从而获取关键信息。
研究人员以人类中内在无序的蛋白质为研究对象，重点关注了接头组蛋白 H1.0 及其伴侣原胸腺素 α（prothymosin α）。在实验过程中，研究人员利用共聚焦显微镜观察到这些蛋白质在照亮的共聚焦光斑中扩散并相互作用，在毫秒时间尺度上形成更大的三元复合物。借助 Bayes - smRD 方法，研究人员能够在无需捕获分子或限制其在表面的情况下，揭示单分子的特性。与传统的荧光相关光谱等工具相比，Bayes - smRD 方法仅用两到三个数量级更少的数据，就能估计动力学参数，同时还显著减少了样本的光损伤。这一成果就像是为微观生物学研究打造了一把更精准的钥匙，能够打开以往难以触及的单分子研究大门。
研究结论表明，smRD 能够在单分子层面捕捉反应扩散过程，而 Bayes - smRD 方法为这一研究提供了有力的技术支持。该方法克服了传统研究方法的局限性，以更少的数据量获取更精准的单分子信息，极大地推动了对生物分子微观行为的理解。这不仅有助于深入探究蛋白质相互作用的机制，还为后续研究细胞内复杂的生物过程奠定了坚实基础。在未来的生命科学研究中，有望基于此方法进一步揭示更多生命活动的奥秘，在药物研发、疾病机制研究等领域发挥重要作用，为健康医学的发展带来新的思路和方向。
