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科研人員在細胞代謝原創技術研究方面取得突破性進展

作者: 2017年07月12日 來源:化工儀器在線 瀏覽量:
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近期,科研人員通過對底物結合蛋白的理性設計和改造,開發了一系列特異性檢測NADPH的高性能遺傳編碼熒光探針iNap,實現了活體、活細胞及各種亞細胞結構中對NADPH代謝的高時空分辨檢測與成像。相關成果于2017年6月5日

   近期,科研人員通過對底物結合蛋白的理性設計和改造,開發了一系列特異性檢測NADPH的高性能遺傳編碼熒光探針iNap,實現了活體、活細胞及各種亞細胞結構中對NADPH代謝的高時空分辨檢測與成像。相關成果于2017年6月5日以“研究長文”的形式在Nature Methods上發表。
 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+),作為生物體內兩對最重要的輔酶和核心代謝物,常被用作評價細胞代謝狀態的關鍵指標,與癌癥、糖尿病、肥胖癥、心腦血管疾病、神經退行性疾病等的發生發展密切相關。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主要參與物質能量代謝,NADPH主要參與合成代謝和抗氧化,傳統的自發熒光分析方法難以區分這兩種小分子。
 生物反應器工程國家重點實驗室(華東理工大學)楊弋教授、趙玉政研究員研究團隊與中國科學技術大學劉海燕教授合作,在前期研究基礎上,通過對底物結合蛋白的理性設計和改造,開發了一系列特異性檢測NADPH的高性能遺傳編碼熒光探針iNap,實現了活體、活細胞及各種亞細胞結構中對NADPH代謝的高時空分辨檢測與成像。
 利用iNap,研究團隊精確測定了癌細胞內不同亞細胞結構中的NADPH,發現其受NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶G6PD活性調節,證明氧化應激時癌細胞內NADPH代謝受葡萄糖的動態調節。基于大量數據分析,研究團隊提出了哺乳動物細胞有很強的維持NADPH穩態的能力的觀點。此外,iNap還揭示了NADPH代謝與巨噬細胞免疫激活以及機體創傷反應密切相關。細胞代謝熒光探針iNap,不僅可應用于抗氧化、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疾病創新藥物的發現。
  編輯點評
   NADH和NADPH作為生物體內兩對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,使用傳統的自發熒光分析方法難以區分這兩種小分子。研究人員最新研究成果,實現了活體、活細胞及各種亞細胞結構中對NADPH代謝的高時空分辨檢測與成像,有助于對這兩種分子進行區分,同時,還將有助于在新藥物研究工作取得突破。
   

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