G蛋白偶联受体（GPCR）是一大类横跨细胞膜的受体蛋白，目前仅见于真核生物中，并参与诸多细胞信号转导过程。GPCR的生物功能既与其单体形式有关，也与其聚集体形式相关。其中，C家族GPCR已经被公认为会形成受体聚集体。然而，对于以趋化因子受体CXCR4为代表的A家族GPCR聚集与功能研究相对较少。目前，受体聚集研究方法主要包括免疫共沉淀技术、生物发光共振能量转移、荧光共振能量转移技术等，但这些系综方法仅能得到聚集体的存在与否，难以具体分析其聚集状态，研究其分布及动态相互作用。单分子荧光成像技术可直接观察到活细胞膜上单个GPCR，并通过检测荧光分子的亮度或漂白阶数可判定所标记受体是否存在二聚、三聚等寡聚体。然而，当前单分子荧光技术常使用基因表达的荧光蛋白和光学稳定性欠佳的有机荧光染料作为标记物，在研究GPCR的聚集与动态相互作用时受到诸多。本书将介绍以荧光性能优异的碳点作为GPCR标记物，结合机器学习算法，建立实时、快速、准确的单颗粒荧光成像技术，实现GPCR运动、聚集与功能的研究。本书研究内容将有助于读者更深入了解CXCR4蛋白的结构与功能，指导趋化因子受体相关的药物的发展与设计。