李根喜課題組在生物分子工程及細(xì)胞凋亡應(yīng)用研究方面取得重要進(jìn)展
細(xì)胞凋亡是保守且不可逆的程序性細(xì)胞死亡，在生物體內(nèi)受到嚴(yán)格的調(diào)控。細(xì)胞凋亡的紊亂與多種疾病有著密切的關(guān)系，比如與過度凋亡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病和移植排斥，與細(xì)胞凋亡不足相關(guān)的自身免疫失調(diào)和癌癥。因此，闡釋清楚細(xì)胞凋亡激活機(jī)制并監(jiān)測(cè)細(xì)胞凋亡進(jìn)程將會(huì)極大地促進(jìn)細(xì)胞生物學(xué)及相關(guān)生物醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展。細(xì)胞凋亡的激活涉及到一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包含了各種盤根錯(cuò)節(jié)的細(xì)胞凋亡信號(hào)通路以及組成這些信號(hào)通路的生物分子。如今，通過經(jīng)典的分子生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)揭示了其中許多的凋亡信號(hào)通路。然而，細(xì)胞凋亡相關(guān)研究仍然迫切需要研發(fā)具有可操作性和高效率的技術(shù)和方法，不僅如此，因?yàn)楝F(xiàn)有的方法通常需要分別靶向兩個(gè)或兩個(gè)以上的信號(hào)分子來定義一條凋亡信號(hào)通路，并需要使用與目標(biāo)分子相關(guān)的類似物如激動(dòng)劑或抑制劑，因此現(xiàn)有的方法往往不便于實(shí)際應(yīng)用，而對(duì)于信號(hào)通路的系統(tǒng)性研究常常無能為力。
圖1 DNA納米器件用于細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)分析示意圖
李根喜教授課題組長(zhǎng)期從事生物分子工程及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用方面的研究工作，近期與上海大學(xué)的朱小立教授等合作，設(shè)計(jì)了一種雙響應(yīng)型的DNA納米器件，它可以對(duì)活細(xì)胞中的凋亡信號(hào)通路進(jìn)行有效的成像。在這項(xiàng)研究中，他們提出了一個(gè)新的理念：從對(duì)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中單個(gè)信號(hào)分子的獨(dú)立研究轉(zhuǎn)為上下游信號(hào)分子的捆綁式研究，即由單個(gè)獨(dú)立的“點(diǎn)”轉(zhuǎn)為直接分析由“點(diǎn)”組成的“線”。因?yàn)榧?xì)胞凋亡信號(hào)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是由類似于“線”的凋亡信號(hào)通路所構(gòu)成，因此這一理念有助于對(duì)信號(hào)通路進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。為此，他們通過在金納米顆粒(AuNPs)表面組裝了一層精心設(shè)計(jì)的Y型DNA (Y-DNA)構(gòu)建了DNA納米器件，當(dāng)該DNA納米器件通過葉酸-葉酸受體介導(dǎo)的途徑進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)后，只有包含上游錳超氧化物歧化酶(MnSOD) mRNA和下游細(xì)胞色素c (Cyt c) 的凋亡信號(hào)通路存在時(shí)，DNA納米器件才能執(zhí)行“與”邏輯門操作，將Y-DNA從AuNPs表面拆除，然后輸出熒光信號(hào)。
圖2 DNA納米器件的構(gòu)建原理圖和胞內(nèi)成像信號(hào)通路的示意圖
因此，該DNA納米器件通過“與”邏輯門的操作同時(shí)表征上下游兩個(gè)相關(guān)的信號(hào)分子，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞凋亡的信號(hào)通路進(jìn)行直接的原位分析。與針對(duì)單個(gè)特定分子的熒光成像方法相比，基于該DNA納米器件的方法有助于對(duì)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行原位系統(tǒng)研究。此外，該納米器件的可編程特性也顯示了對(duì)其他信號(hào)通路進(jìn)行分析的潛力。他們所設(shè)計(jì)的DNA納米器件在細(xì)胞凋亡動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、細(xì)胞分析模型研究、重大疾病機(jī)制探索、藥物研發(fā)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。相關(guān)工作以《A Dual-Responsive DNA Nanodevice for the Available Imaging of an Apoptotic Signaling Pathway in Situ》為題發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊ACS Nano(2019，doi.org/10.1021/acsnano.9b05082)，我校博士研究生石海同學(xué)為文章的第一作者，李根喜教授和朱小立教授為共同通訊作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com