Lgmn是一種屬于半胱氨酸蛋白酶C13家族的天冬酰胺內(nèi)肽酶。它和炎癥性疾病如動脈粥樣硬化、中風(fēng)和癌癥等密切相關(guān)。并且Lgmn過表達(dá)在大多數(shù)腫瘤中,包括乳腺腫瘤、結(jié)腸腫瘤、前列腺腫瘤以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤中。盡管Lgmn與很多惡性腫瘤關(guān)聯(lián)緊密,但基質(zhì)衍生Lgmn的確切作用仍然得不到完整的定義。這就需要更加靈敏的和生物兼容的方法來檢測體外和體內(nèi)的Lgmn活性。19F在體內(nèi)極低的背景信號使得19F MRI具有很高的靈敏度和特異性,而核磁成像技術(shù)的強(qiáng)穿透性及無損等優(yōu)點也使得19F MRI的研究得到越來越多的關(guān)注。但是19F MRI通常需要高劑量的探針來提供足夠的信號,這就帶來了劑量毒性的風(fēng)險,并且需要耗費(fèi)大量的化合物。因此發(fā)展出“智能”策略來降低探針劑量實現(xiàn)Lgmn靶向是十分必要的。
梁高林教授課題組報道了兩種可以特異性檢測Lgmn活性的19F NMR/MRI探針Cys(StBu)-Ala-Ala-Asn-Lys(FMBA)-CBT(1)及Ac-Ala-Ala-Asn-Cys(StBu)-Lys(FMBA)-CBT(2)。其中Ala-Ala-Asn是Lgmn的酶切底物。如下圖所示,當(dāng)探針1進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),胞內(nèi)GSH會還原Cys上的雙硫鍵,Cys和CBT之間則縮合并自組裝成納米粒子,繼而導(dǎo)致19F NMR信號峰展寬,信號強(qiáng)度減小。在Lgmn蛋白酶的作用下,組成納米粒子的二聚體被剪切斷開,納米粒子解組裝呈游離單體,19F NMR信號峰得以重新恢復(fù)。因此這種on-off-on的過程可以用于相繼檢測GSH的濃度和Lgmn的活性。而對照探針2進(jìn)入細(xì)胞后,19F NMR的信號是個on-on-off過程。利用這個“智能”策略和探針1,在生命科學(xué)學(xué)院胡兵教授課題組以及中科院強(qiáng)磁場科學(xué)中心王俊峰研究員課題組的幫助下,研究人員實現(xiàn)了斑馬魚體內(nèi)Lgmn腫瘤的靶向核磁共振成像,顯示該策略在腫瘤成像上有著極大的應(yīng)用前景。
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該項目研究得到蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心、合肥物質(zhì)科學(xué)技術(shù)中心重要方向項目培育基金、國家自然科學(xué)基金(21375121,91127036,21175122,21372222)的資助。
?。ɑ瘜W(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、科研部)
附文章鏈接: http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.5b00287
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