Rho鸟苷三磷酸酶(Rho GTPases),包括Rac和Cdc42,是一类在细胞信号转导领域中研究较多的蛋白分子,其主要调节细胞转录、细胞迁移、细胞形态和基因表达等一系列细胞过程。细胞信号转导过程中,RhoGTPases通常作为分子开关将上游信号刺激传递给下游效应分子或靶蛋白,产生相应的生物学效应。鸟苷酸交换因子、Rho GTPases活化蛋白和GDP解离抑制因子三类蛋白分子调节Rho GTPases的有无活性状态。本文利用本实验室根据FRET原理构建的包含红色荧光蛋白DsRed1全基因,信号分子Rac1或Cdc42全基因,效应分子Pak1或N-WASP的GTP酶联结区域,青色荧光蛋白CFP全基因的几种单分子探针转染动物细胞。转染动物细胞后,以胰岛素、缓激肽为诱导剂,分别激活Rac1、Cdc42信号转导通路。离体荧光光谱检测表明,在转染的动物细胞中产生了FRET现象。在未诱导激活前,不同信号转导通路的FRET效率已达相对较高水平。诱导激活5min后,均达到最高值,但增加幅度有显著差异。随着诱导时间的延长,FRET效率下降,但下降速率在不同信号转导通路间有较大差异。蛋白激活试验证实,诱导激活的转染细胞中,Rac1、Cdc42均处于激活状态,其在不同诱导时间的相对激活程度与FRET效率表现一致。诱导激活的Rac1、Cdc42信号转导通路,分别导致转染的活细胞中出现片状伪足和丝状伪足。这表明采用这些FRET单分子探针,可直接监测细胞中激活的信号转导通路的时空变化及其产生的相应的细胞学效应。采用这些单分子探针,分析、判断一些调节蛋白对Rac1、Cdc42的鸟苷酸转换因子或GTPases活化蛋白特性,从而可以提供一种有效的鉴定待测蛋白分子的方法。