陳鵬研究組發(fā)展出適用于強(qiáng)酸性環(huán)境的活細(xì)胞pH探針
時(shí)間：2021-04-06 17:06:03學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
???? 2012年7月4日，生命科學(xué)聯(lián)合中心陳鵬課題組在Angewandte Chemie International Edition（《德國應(yīng)用化學(xué)》）在線發(fā)表了名為《Converting a solvatochromic fluorophore into a protein-based pH indicator for extreme acidity》的科研論文 (Angew. Chem. 2012, 51, 7674-7679), 報(bào)道了他們結(jié)合酸敏感蛋白和環(huán)境敏感的熒光小分子所開發(fā)的用于檢測活體內(nèi)強(qiáng)酸性環(huán)境的pH熒光探針。這一工作在該雜志最新的一期紙質(zhì)版刊物中被選為了Frontispiece文章：
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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201204029/abstract
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????? 維持穩(wěn)定的pH值對生物體的正常功能至關(guān)重要。強(qiáng)酸性環(huán)境(pH<4)對大多數(shù)生物體是致命的，但是仍然有許多生物體進(jìn)化出了在強(qiáng)酸性環(huán)境中生存的能力，如嗜酸性微生物幽門螺桿菌(Helicobacter pylori)等。 在真核細(xì)胞中，尤其是在內(nèi)吞和分泌相關(guān)的細(xì)胞器如溶酶體內(nèi)，酸性pH也發(fā)揮著重要的作用。因此對活體內(nèi)pH值的實(shí)時(shí)原位檢測具有重要意義。 由于傳統(tǒng)的基于熒光蛋白或熒光小分子的pH探針在酸性條件下不夠穩(wěn)定或細(xì)胞內(nèi)定位困難，無法適用于對強(qiáng)酸性環(huán)境下的活細(xì)胞進(jìn)行探測。 為此，陳鵬研究組開發(fā)了一種將蛋白質(zhì)和熒光小分子相結(jié)合的檢測活體內(nèi)強(qiáng)酸性環(huán)境的pH探針。
?? ??? 他們將含有疊氮基團(tuán)的非天然氨基酸定點(diǎn)引入到細(xì)菌體內(nèi)的酸性分子伴侶蛋白HdeA的特異性位點(diǎn)上，并進(jìn)而通過生物正交的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)（click reaction），將一個(gè)響應(yīng)環(huán)境親疏水性變化的熒光小分子在活體內(nèi)連接到HdeA上。 通過在體外對不同位點(diǎn)進(jìn)行篩選，他們發(fā)現(xiàn)了HdeA蛋白上對pH最為敏感的位點(diǎn)(58位)。在強(qiáng)酸性條件下（pH<3），HdeA發(fā)生構(gòu)象變化，將熒光分子包裹在疏水環(huán)境內(nèi)部，使熒光信號增強(qiáng)，從而可以用來檢測極低的pH值。他們將這個(gè)探針成功地表達(dá)在革蘭氏陰性細(xì)菌(E. coli)的膜間質(zhì)以及細(xì)胞質(zhì)中，并且在哺乳細(xì)胞表面也做了展示性的應(yīng)用。
????? 陳鵬實(shí)驗(yàn)室的研究生楊麥云、宋艷群作為共同第一作者，合作完成了該課題的工作，未來計(jì)劃將該探針引入到哺乳動(dòng)物細(xì)胞體內(nèi)用于檢測不同酸性細(xì)胞器在生理和受激條件下的pH值。
????? 上述工作得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心和北京大學(xué)的資助。
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