近期，科研人員通過(guò)對(duì)底物結(jié)合蛋白的理性設(shè)計(jì)和改造，開(kāi)發(fā)了一系列特異性檢測(cè)NADPH的高性能遺傳編碼熒光探針iNap，實(shí)現(xiàn)了活體、活細(xì)胞及各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中對(duì)NADPH代謝的高時(shí)空分辨檢測(cè)與成像。相關(guān)成果于2017年6月5日以“研究長(zhǎng)文”的形式在Nature Methods上發(fā)表。
 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+)，作為生物體內(nèi)兩對(duì)最重要的輔酶和核心代謝物，常被用作評(píng)價(jià)細(xì)胞代謝狀態(tài)的關(guān)鍵指標(biāo)，與癌癥、糖尿病、肥胖癥、心腦血管疾病、神經(jīng)退行性疾病等的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。NADH和NADPH的熒光光譜相似，但是二者的生理功能卻顯著不同。NADH主要參與物質(zhì)能量代謝，NADPH主要參與合成代謝和抗氧化，傳統(tǒng)的自發(fā)熒光分析方法難以區(qū)分這兩種小分子。
 生物反應(yīng)器工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華東理工大學(xué))楊弋教授、趙玉政研究員研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉海燕教授合作，在前期研究基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)底物結(jié)合蛋白的理性設(shè)計(jì)和改造，開(kāi)發(fā)了一系列特異性檢測(cè)NADPH的高性能遺傳編碼熒光探針iNap，實(shí)現(xiàn)了活體、活細(xì)胞及各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中對(duì)NADPH代謝的高時(shí)空分辨檢測(cè)與成像。
 利用iNap，研究團(tuán)隊(duì)精確測(cè)定了癌細(xì)胞內(nèi)不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的NADPH，發(fā)現(xiàn)其受NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶G6PD活性調(diào)節(jié)，證明氧化應(yīng)激時(shí)癌細(xì)胞內(nèi)NADPH代謝受葡萄糖的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。基于大量數(shù)據(jù)分析，研究團(tuán)隊(duì)提出了哺乳動(dòng)物細(xì)胞有很強(qiáng)的維持NADPH穩(wěn)態(tài)的能力的觀點(diǎn)。此外，iNap還揭示了NADPH代謝與巨噬細(xì)胞免疫激活以及機(jī)體創(chuàng)傷反應(yīng)密切相關(guān)。細(xì)胞代謝熒光探針iNap，不僅可應(yīng)用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代謝途徑與通路分析，還可用于衰老及相關(guān)疾病創(chuàng)新藥物的發(fā)現(xiàn)。
  編輯點(diǎn)評(píng)
   NADH和NADPH作為生物體內(nèi)兩對(duì)最重要的輔酶和核心代謝物，兩者的熒光光譜相似，但生理功能不同，使用傳統(tǒng)的自發(fā)熒光分析方法難以區(qū)分這兩種小分子。研究人員最新研究成果，實(shí)現(xiàn)了活體、活細(xì)胞及各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中對(duì)NADPH代謝的高時(shí)空分辨檢測(cè)與成像，有助于對(duì)這兩種分子進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)，還將有助于在新藥物研究工作取得突破。