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化學(xué)所在活細(xì)胞分子探針研究中取得系列進(jìn)展

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化學(xué)所在活細(xì)胞分子探針研究中取得系列進(jìn)展

摘要: 　　分子識別是生命過程的基礎(chǔ)，揭示生物活性分子間識別作用是透徹理解生命過程的重要途徑。發(fā)展新型識別分子、構(gòu)筑分子探針，在分子水平上探索生命過程和疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制是現(xiàn)代生化分析領(lǐng)域前沿學(xué)習(xí)方向之一�！　� ...

　　分子識別是生命過程的基礎(chǔ)，揭示生物活性分子間識別作用是透徹理解生命過程的重要途徑。發(fā)展新型識別分子、構(gòu)筑分子探針，在分子水平上探索生命過程和疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制是現(xiàn)代生化分析領(lǐng)域前沿學(xué)習(xí)方向之一。
　　中國科學(xué)院化學(xué)學(xué)習(xí)所活體分析化學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上官棣華課題組科研人員長期致力于分子探針的開發(fā)和分子識別機(jī)制的學(xué)習(xí)，并取得一系列學(xué)習(xí)成果（Anal. Chem.， 2014 86， 7063-7070；Biomaterials， 2014 35， 6998-7007；Anal. Chem.， 2014 86， 2289–2296; Anal. Chem.， 2014 86， 943–952; Chem. Sci.， 2015 6， 3831-3838; Mol Cell Proteomics.， 2015 14， 2692-700; Chem. Eur. J.， 2016 22， 6037–6047; Chem. Eur. J.， 2016 22， 4015–4021）。
　　最近，在科技部、國家自然科學(xué)基金委和中科院的大力支持下，學(xué)習(xí)人員在活細(xì)胞分子探針學(xué)習(xí)方面取得系列進(jìn)展。
　　線粒體是細(xì)胞的能量工廠，其功能還涉及細(xì)胞代謝、信號傳導(dǎo)、分化、生長、凋亡和死亡等重要過程。線粒體自噬(mitophagy)是細(xì)胞清除損傷或衰老的線粒體并循環(huán)利用其組成元素的過程；與衰老、神經(jīng)退行性疾病和癌癥等諸多生理病理過程密切相關(guān)。對線粒體自噬過程的監(jiān)測對相關(guān)學(xué)習(xí)具有重要意義。目前主要是采用抗體或熒光蛋白標(biāo)記的方法檢測自噬相關(guān)蛋白，或以線粒體熒光探針加溶酶體熒光探針共同檢測相關(guān)過程。前者操作復(fù)雜，在活細(xì)胞中的應(yīng)用受到限制；后者特異性較低。
　　基于此，學(xué)習(xí)人員設(shè)計了以花菁為母體的近紅外熒光探針分子HQO。HQO可進(jìn)入活細(xì)胞并選擇性富集于線粒體；當(dāng)線粒體發(fā)生自噬形成自噬溶酶體后其微環(huán)境pH下降，導(dǎo)致HQO質(zhì)子化。質(zhì)子化后HQO的熒光激發(fā)和發(fā)射波長均發(fā)生紅移（100 nm），使得HQO在線粒體和自噬溶酶體中呈現(xiàn)不同顏色熒光，因而可以很好地區(qū)分線粒體和自噬溶酶體。該探針可精確定位線粒體，準(zhǔn)確示蹤線粒體自噬過程，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. 2016 138 12368–12374。
　　細(xì)胞間通訊對細(xì)胞正常生理活動至關(guān)重要，也與腫瘤發(fā)生發(fā)展過程密切相關(guān)。近年來學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)細(xì)胞間的一類隧道納米管類似結(jié)構(gòu)（tunneling nanotube，TNT）能夠介導(dǎo)細(xì)胞通訊，但其形成機(jī)制和生物學(xué)功能尚無統(tǒng)一定論。因此，發(fā)展特異識別這種細(xì)胞間通訊結(jié)構(gòu)的分子探針有助于理解細(xì)胞間信息傳遞過程。
　　學(xué)習(xí)人員利用基于活細(xì)胞的指數(shù)富集配基系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（Cell-SELEX）篩選得到了能與耐藥腫瘤細(xì)胞MCF-7R高特異性、強(qiáng)親和力結(jié)合的核酸適配體（aptamer）。以該核酸適配體構(gòu)建的分子探針能夠選擇性識別細(xì)胞間隧道納米管類似結(jié)構(gòu)。同時發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)不僅在耐藥腫瘤細(xì)胞間形成，也可在耐藥與非耐藥細(xì)胞間形成，并可在耐藥和非耐藥細(xì)胞間運(yùn)輸耐藥相關(guān)蛋白，說明該細(xì)胞間結(jié)構(gòu)可能是腫瘤耐藥性傳染的途徑之一。新構(gòu)建的分子探針為學(xué)習(xí)胞間連接介導(dǎo)細(xì)胞通訊提供了新的手段和途徑，相關(guān)結(jié)果發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed. 2016 55， 3914–3918。

　　圖1 探針HQO和HQO示蹤活細(xì)胞線粒體自噬過程原理圖

　　圖2 核酸適配體識別細(xì)胞胞間隧道納米管類似結(jié)構(gòu)的示意圖和活細(xì)胞成像圖
　　來源:化學(xué)學(xué)習(xí)所　　編輯:葉瑞優(yōu)化學(xué)所在活細(xì)胞分子探針研究中取得系列進(jìn)展  |  責(zé)任編輯：蟲子
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