Nature Protocols報道我校氧化還原代謝成像新進展
9月26日，國際權(quán)威學術(shù)期刊Nature Protocols在線報道了華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室、藥學院楊弋教授、趙玉政教授課題組的研究成果：“Analysis of redox landscapes and dynamics in living cells and in vivo using genetically encoded fluorescent sensors”。
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煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH/NAD+）、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH/NADP+）、巰基/二硫鍵（-SH/-SS-）以及活性自由基（ROS），作為生物體內(nèi)最主要的氧化還原代謝物，不僅參與了細胞代謝、信號轉(zhuǎn)導以及細胞生長、增殖、衰老和死亡等過程，也與衰老及相關(guān)疾病如癌癥、糖尿病、肥胖癥、心腦血管疾病等的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。然而，依賴于細胞裂解的傳統(tǒng)生化方法難以在活細胞、亞細胞以及活體水平原位實時追蹤代謝物變化，更難以應用于高通量的化合物或基因篩選，嚴重制約了相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。為了解決這一科學難題，楊弋教授、趙玉政教授針對核心氧化還原代謝物NADH/NAD+和NADPH/NADP+，發(fā)展了系列高性能的熒光探針，并建立了原位、實時、動態(tài)的高通量分析方法，應用于藥物篩選，相關(guān)工作發(fā)表于2011 Cell Metabolism、2015 Cell Metabolism、2016 Nature Protocols、2017 Nature Methods。
利用多個遺傳編碼的熒光蛋白探針，研究團隊首次在單細胞和活體水平建立了氧化還原 “全景式”實時動態(tài)分析技術(shù)，并應用于不同細胞器、細胞周期動態(tài)過程、巨噬細胞活化過程以及斑馬魚氧化還原狀態(tài)研究。相比于在細胞或活體靶向單個氧化還原分子的生化或成像方法獲得的“零散”信息，氧化還原“全景式”實時動態(tài)分析是一種更為全面系統(tǒng)、靈活有力的研究技術(shù)。這種技術(shù)可推廣到其他遺傳編碼的熒光探針，也可使用多種分析平臺，如熒光顯微鏡，高內(nèi)涵成像系統(tǒng)，流式細胞儀和酶標儀等。鑒于氧化還原在細胞代謝的中心作用及其在疾病診療中的重要性，對動物、細胞內(nèi)氧化還原代謝狀態(tài)進行原位、實時動態(tài)的“全景式”檢測和成像，不僅為人們更好地理解物質(zhì)與能量代謝的調(diào)節(jié)機制和代謝網(wǎng)絡提供創(chuàng)新性的研究工具，也為衰老及相關(guān)疾病的診斷與創(chuàng)新藥物發(fā)現(xiàn)提供重要技術(shù)支撐，對人類生命健康具有重要意義。
論文的第一作者為我校博士生鄒葉君、王傲雪，通訊作者為趙玉政教授和楊弋教授，趙玉政教授是前沿科學研究院光遺傳學交叉學科研究中心的PI，也是我校首位特聘研究員，國家優(yōu)秀青年科學基金獲得者，中國科協(xié)首批“青年人才托舉工程”優(yōu)秀人才，上海青年科技英才，上海市青年拔尖人才,上海市青少年科技創(chuàng)新“市長”獎獲得者。在科研特區(qū)和“特聘研究員”計劃相關(guān)政策的支持下，近幾年連續(xù)在Nature Methods、Cell Metabolism（2篇）、Nature Protocols（2篇）發(fā)表多篇高水平研究成果。參與該項研究工作的還有暨南大學、哈佛大學醫(yī)學院的科學家，該研究工作得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃項目、上海市科委項目、中國科協(xié)“青年人才托舉工程”、上海市青年拔尖人才計劃、生物反應器工程國家重點實驗室基金、教育部基本科研業(yè)務費等科研項目資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41596-018-0042-5
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