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本文聚焦拉曼显微镜技术在蛋白质液 - 液相分离（LLPS）和淀粉样蛋白形成研究中的应用。阐述其独特优势，回顾体外和细胞内相关研究进展，展现该技术在解析蛋白质结构变化方面的重要作用，为深入理解相关生物过程提供有力支撑。
引言
在蛋白质结构表征的众多技术中，拉曼光谱（Raman spectroscopy）曾一度未得到充分利用。不过近年来，它的一些优良特性引发了人们的浓厚兴趣，尤其是在蛋白质液 - 液相分离（LLPS）和聚集研究领域。
拉曼光谱与红外（IR）光谱密切相关，用于检测分子振动模式。蛋白质结构可通过分析酰胺带，特别是酰胺 - I 带（主要源于主链羰基的拉伸振动模式）来确定。其主要优势在于激发能量范围广，能与标准光学显微镜兼容。而且，与 IR 光谱相比，拉曼光谱受水的背景干扰小。
相分离结构或凝聚物在体内发挥着关键生物学功能，比如健康细胞中的核仁以及细胞应激时的应激颗粒。LLPS 是指蛋白质在水溶液中自发聚集，形成与主体分离的浓缩液滴的过程。研究发现，经过长时间孵育或应激处理，这些液滴会发生液 - 固转变，形成构象状态不明确的不溶性聚集体。
淀粉样蛋白是具有特征性交叉 β 结构的无分支细丝，其中 β 链和稳定的氢键分别垂直和平行于原纤维轴排列。淀粉样蛋白大多与疾病相关，但也存在功能性淀粉样蛋白。许多能形成淀粉样蛋白的蛋白质也会发生 LLPS，因此有人提出蛋白质液滴可能是淀粉样蛋白形成的成核位点。然而，现有的蛋白质构象变化研究方法，要么缺乏足够的空间分辨率来研究单个液滴或聚集体，要么成像方法对二级结构变化不敏感，而拉曼显微镜则能凭借其空间分辨率直接报告蛋白质结构，弥补这一不足。
拉曼光谱研究淀粉样原纤维
自发拉曼（Spontaneous Raman）是拉曼显微镜最常用的方法，只需窄带宽激光激发和光谱仪分散散射光即可。该方法虽然搭建简单，但信号相对较弱，对于稀溶液样本，需要高激光功率或高灵敏度探测器才能在理想实验时间内获得可用光谱。不过好在淀粉样蛋白和蛋白质液滴在拉曼光谱检测上有一定优势。
细胞内原纤维的拉曼光谱成像
生物大分子主要类别，如脂质、蛋白质和核苷酸，在拉曼光谱中会产生独特的振动带。利用这些光谱特征，无需探针就能同时检测多种化学物质，生成不同生物大分子的拉曼图谱，这种成像方式被称为拉曼光谱成像（RSI）。有研究运用 RSI 对体外的淀粉样 β 斑块进行了分析。
体外和细胞内相分离蛋白质的拉曼显微镜研究
拉曼显微镜应用于 LLPS 研究是一项很有前景的进展。有研究通过分析酰胺带，探究了 tau: 朊蛋白和肉瘤融合低复杂度结构域形成的液滴中 β - 折叠（β - sheet）结构的发展情况。还有研究通过分析吲哚环振动模式，确定了色氨酸氢键在液滴稳定中的作用，并对相关变化进行了表征。
结论与展望
这篇综述展示了多种拉曼技术及其在 LLPS 和淀粉样蛋白形成研究中的独特贡献。尽管自发拉曼信号较弱，但在体外和细胞内研究中都有明显的实用价值。目前，自发拉曼技术受限于弱的长波长激光源和低数值孔径物镜，未来有望在这些方面取得改进，进一步拓展拉曼显微镜技术在生命科学领域的应用，助力我们更深入地理解蛋白质液滴形成、聚集以及淀粉样蛋白相关疾病的发生机制，为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
