蛋白质酪氨酸磷酸化对诸多基本细胞过程起着关键的调控作用，包括细胞生长、粘附、增殖等。因为蛋白质酪氨酸激酶（Protein Tyrosine Kinases, PTKs）与蛋白质酪氨酸磷脂酶（Protein Tyrosine Phosphatases, PTPs）的相互拮抗，所以一个特定蛋白质的酪氨酸磷酸化水平是PTKs和PTPs共同作用的结果。最近研究发现酪氨酸磷酸化过程受双氧水（Hydrogen Peroxide, H₂O₂）介导的氧化还原过程调节。证据显示H₂O₂可以通过氧化PTPs活性中心的半胱氨酸残基而抑制其活性。目前逐渐形成有关H₂O₂在生长因子诱导的酪氨酸磷酸化信号中的作用的假说：PTKs的激活不足以提高蛋白质的酪氨酸磷酸化稳态水平，同时也需要内源性H₂O₂介导的PTPs抑制作用的参与。虽然H₂O₂参与酪氨酸磷酸化信号通路的分子机制已经被广为接受，但是H₂O₂是以何种方式调节酪氨酸磷酸化信号动力学过程及其特点仍不清楚，尤其是缺乏活细胞内的实时动态调节信息；此外，在外源性H₂O₂诱导的氧化应激中，细胞内谷胱甘肽（Glutathione, GSH）氧化还原电势与酪氨酸磷酸化动力学之间的关系至今未见报道。本研究使用基于荧光蛋白的荧光能量共振转移（Fluorescence Resonance EnergyTransfer, FRET）探针Src探针在活细胞水平对上表皮生长因子（Epidermal GrowthFactor, EGF）诱导的和Src激酶介导的酪氨酸磷酸化过程（简称Src信号）进行了定量研究，发现内源性H₂O₂通过抑制PTPs活性，正向地调节Src信号的峰值强度和持续时间。为了在单个细胞内对Src信号动力学与外源性H₂O₂诱导的细胞GSH氧化还原电势变化动力学进行同步研究，我们发展了基于mVenus/mKOκ FRET对的Src探针和基于单个荧光蛋白的Grx1-roGFP2探针的双分子成像方法，在单个细胞中，实现了Src信号和氧化还原电势信号动力学变化的实时同步成像。研究显示，在外源性H₂O₂诱导下，细胞内GSH氧化还原体系参与负调节EGF诱导的Src信号。主要研究结果如下：1)活细胞内，在EGF刺激下，利用Src光学探针，我们得到了Src信号动力学。结果显示Src信号动力学曲线与用生化方法得到的EGF诱导的细胞外信号调节激酶（Extracellular signal-regulated kinase, ERK）信号动力学曲线类似，通过借鉴用来描述ERK动力学的数学模型和参数，我们引入三个简化的参数来定量描述Src信号动力学：信号峰值、信号持续时间和积分信号强度。并建立了这三个参数与Src活化程度和PTPs活性之间的关联。2)在活细胞内，发现内源性H₂O₂通过抑制PTPs活性来调节Src的信号峰值和持续时间。通过细胞内表达H₂O₂相关调节基因Rac1-N17和Prx1-Y197F，降低内源H₂O₂水平，结果显示Src的信号峰值和持续时间均大大降低。而PTPs特异抑制剂vanadate能够消除此影响。3)结果提示EGF诱导的内源性H₂O₂必须局部产生，这样可以避免触发细胞抗氧化防御机制。动力学数据显示这个防御机制不利于Src介导的酪氨酸磷酸化信号。4)发展了基于黄色荧光蛋白mVenus和橙色荧光蛋白mKOκ的新FRET对，建立了基于mVenus/mKOκ （简称YO） FRET对和单荧光蛋白探针Grx1-roGFP2的双比率实时同步成像新方法。实验结果显示，在进行多色荧光信号双比率实时成像时，无需特殊的算法处理，即可获得双生物分子信号互不干扰的动态信息。5)设计了基于YO FRET对的Src激酶探针：YO-Src。在单细胞内，对YO-Src和Grx1-roGFP2探针进行同步成像，结果显示，外源H₂O₂对EGF诱导的Src信号起负向调节作用。本论文，以可视化、定量化的实验方法，在活细胞水平，显示了EGF诱导的Src信号动力学。阐明了内源性和外源性H₂O₂在Src信号动力学中的作用特点，同时增进了对信号分子H₂O₂在细胞中重要作用的理解。本论文建立的荧光信号定量表征分子事件的研究方法，也适用于其它信号途径中分子事件的研究；建立的双比率成像方法，可以广泛地应用到细胞信号转导途径双分子事件时空特性描述中。