河南师范仉华&大连理工樊江莉团队: 转移酶迁移中活性的实时监测

学术   科学   2024-11-08 11:05   北京  

研究背景

转移酶是一类能够催化除氢以外的各种官能团从一种底物转移到另一种底物的重要生物酶,其催化转移功能对细胞乃至生物体的众多生理过程至关重要。此外,转移酶还存在多位点迁移特征——其产生位点与最终定位不同。如,γ-谷氨酰转移酶 (GGT) 在内质网上产生后,通过胞内转移最终定位于细胞质膜。在这一位点转移过程中,其转移酶活性的变化必然严重影响其相应的生理功能,甚至导致恶性疾病的发展。
因此,迁移途中不同位点转移酶活性变化的实时监测是转移酶研究的一个重点与焦点。然而,现有检测工具的缺乏限制相关研究的进行,并且转移酶活性的快速波动和众多胞内反应的发生也进一步加剧迁移过程中酶活性实时监测的难度。

研究内容

近日,河南师范大学仉华教授和大连理工大学樊江莉教授带领研究团队合作提出荧光-平面偏光双模式成像策略,并以此设计开发荧光-平面偏光双模式探针 (ACx-GGTB),基于高灵敏荧光信号与区域差异性偏光信号实现了细胞内迁移途中不同位点转移酶活性变化的同时性、差异性监测成像

  • Figure. 荧光-平面偏光双模式成像技术
该工作提出的荧光-平面偏光双模式成像策略是将高灵敏的荧光成像技术与高空间分辨率的偏光成像技术相结合,其弥补单一成像技术的不足。并通过引入双功能识别基团构建相应的探针以验证该成像策略的可行性。结果显示,探针分子在细胞复杂环境的介导下,能够逐步发生分子裂解以引发其分子两亲性的改变实现细胞内不同位点之间的转移。同时,其与转移酶识别前后,基于分子内电荷转移作用与分子的同时改变引发明显不同的荧光-平面偏光信号,从而成功用于细胞内迁移途中不同位点转移酶活性变化的实时监测。

以上研究结果证实荧光-偏光双模式成像策略的可行性,并表明荧光-平面偏光双模式探针在转移酶活性研究以及相关疾病诊疗方面的潜在效用。该成果以“Fluorescence-Plane Polarization for the Real-Time Monitoring of Transferase Migration in Living Cells”为题,发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上

论文信息

  • Fluorescence-plane polarization for the real-time monitoring of transferase migration in living cells
    Yafu Wang, Huiyu Niu, Kui Wang, Liu Yang, Ge Wang, Tony D. James, Jiangli Fan*樊江莉,大连理工大学)and Hua Zhang*仉华,河南师范大学)
    Chem. Sci., 2024, 15, 16291-16299
    https://doi.org
    /10.1039/D4SC03387F

作者简介

王亚甫 讲师
河南师范大学

本文第一作者,博士,讲师。主要从事染料功能强化及其在生物医学领域的应用研究。在电子调控荧光染料的设计合成与荧光/平面偏光生物成像领域具有理论基础与研究经验。在 Chem. Sci.、Anal. Chem.、Chem. Commun. 等 SCI 学术期刊发表系列研究成果。王亚甫博士完成本工作的设计及组织。







樊江莉 教授
大连理工大学

本文通讯作者,教授,博士生导师,国家杰出青年基金获得者等。主要从事染料结构与性能关系等方面的研究,先后在 JACS、Chem、Angew. Chem.、AFM、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev. 等国际权威学术期刊发表创新性工作,授权国内外发明专利 70 余项。科研成果曾获 2020 年国家技术发明二等奖、2013 年度国家自然科学二等奖、2018 年教育部技术发明一等奖等奖项。入选 Elsevier 2021 中国高被引学者、2022 年全球高被引科学家。樊江莉教授负责指导了本研究工作。








仉华 教授
河南师范大学
本文通讯作者,教授,博士生导师,国家优秀青年基金获得者、河南省优秀专家。主要从事生命过程中重要分子事件的光谱分析、成像及干预反馈。先后在 Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Chem. Sci.、Anal. Chem. 等国际权威学术期刊发表创新性工作,授权国内外发明专利 10 余项。仉华教授负责设计、指导了本研究工作。

期刊介绍

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Chem. Sci.

2-年影响因子*7.6
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中位一审周期33 


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* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)

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