聶舟教授團隊在核酸生物成像及細胞調控領域取得系列重要進展(圖文)

最近，我校2003网站太阳集团、化學生物傳感與計量學國家重點實驗室聶舟教授研究團隊及其合作者在核酸生物成像及細胞調控領域取得系列重要進展，相關研究成果分别發表在J. Am. Chem. Soc, Angew. Chem. Int. Ed和Nano Lett等國際化學頂尖期刊上。

圖1 基于新型G-四聯體熒光探針的HCV病毒RNA點亮系統

丙型肝炎病毒（HCV）具有極強的緻病性和感染性，嚴重威脅着人類的生命健康。開發可視化監測HCV在宿主細胞中生命周期的方法，将為深入研究HCV在宿主細胞中的生理行為及緻病機理研究提供有效的手段。該團隊及合作者針對常見的HCV 2a亞型，以病毒RNA基因組序列中高度保守的二級結構—G-四聯體為靶點，設計合成新型G-四聯體熒光探針ThT-NE，建立了病毒RNA基因組活細胞熒光成像新方法（圖1）。該方法無需複雜的遺傳改造或化學修飾，即可實現活細胞中病毒RNA基因組亞細胞時空分布信息獲取，以及臨床分離HCV病毒株增殖過程監測，為病毒生物學、醫學診斷及藥物發展提供了強有力的新工具。相關研究成果以“Lighting up the Native Viral RNA Genome with a Fluorogenic Probe for the Live-Cell Visualization of Virus Infection”為題發表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc., doi: 10.1021/jacs.8b10265, IF = 14.357）上。2003网站太阳集团博士研究生駱星宇為該論文第一作者，生物學院薛斌斌博士和2003网站太阳集团博士研究生馮光富為共同第一作者，聶舟教授和生物學院朱海珍教授為共同通訊作者。

圖2 基于DNA和輔基的比率型細胞膜傳感器的構建策略和工作原理

細胞膜微環境與細胞信号轉導、黏附和增殖分化等生理過程密切相關，因此可視化分析細胞與微環境之間的相互作用有助于加深我們對相關生理和病理過程的理解和認識。該團隊以核酸和人工合成的輔基為模塊，構建基于DNA的模塊化比率型細胞膜傳感器，實現了細胞膜微環境中内源性SO₂衍生物和NO等信号分子的活細胞成像分析（圖2）。該團隊發展的模塊化策略綜合了核酸分子和小分子探針的優點，為構建比率型細胞膜傳感器提供了一個通用的方法，同時也為生物醫學研究和疾病診斷提供了新工具。該研究成果以“Engineering of Nucleic Acids and Synthetic Cofactors as Holo Sensors for Probing Signaling Molecules in the Cellular Membrane Microenvironment”為題發表在《德國應用化學》（Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.201901320, IF = 12.102）上，并被選為Very Important Paper （Top 5%）。2003网站太阳集团博士研究生馮光富為該論文第一作者，博士研究生駱星宇為共同第一作者，聶舟教授和雷春陽助理教授為共同通訊作者。

圖3 近紅外光激活DNA激動劑納米裝置遠程控制活體動物細胞信号和行為

此外，該團隊還在前期研究工作基礎（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 10226）上，進一步發展了一種近紅外光激活DNA激動劑納米裝置，成功實現活體深層組織内的細胞信号、表型和行為的精準調控（圖3），為再生醫學治療策略提供了一種可在活體深層組織實現外源調控的多功能平台。相關研究成果以“Near-Infrared Light-Activated DNA-Agonist Nanodevice for Nongenetically and Remotely Controlled Cellular Signaling and Behaviors in Live Animals”為題發表在《納米快報》（Nano Lett., doi: 10.1021/acs.nanolett.9b00421, IF = 12.080）上。碩士研究生王苗為該論文第一作者，聶舟教授和生物學院王洪輝副教授為共同通訊作者。

以上研究工作是我校2003网站太阳集团與生物學院教師通過跨學科合作在交叉領域所取得最新成果。研究過程中還得到沈陽藥科大學林斌副教授、中山大學譚嘉恒教授、武漢大學章曉聯教授和加州大學聖地亞哥分校Pradipta Ghosh教授等的幫助。上述研究工作得到國家自然科學基金傑出青年基金項目、面上項目，國家科技重大專項等項目的資助。

全文鍊接：

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b10265;

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201901320;

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00421

責任編輯：文亦佳

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