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          楊弋等將Rex蛋白與熒光蛋白組合，得到了一系列可以特異性檢測NADH的熒光蛋白分子

    日前，最新一期《細胞—代謝》雜志發(fā)表了華東理工大學(xué)生物反應器國家重點(diǎn)實(shí)驗室楊弋課題組的一項研究成果。該研究題為《檢測細胞內NADH分子的遺傳編碼熒光探針》，提出了一種對組織和細胞內NADH的分布進(jìn)形成像的新方法，為更好地了解物質(zhì)與能量代謝的調節機制提供了重要的創(chuàng )新工具與手段。

    NADH也稱(chēng)為還原型輔酶I，是生物體內最重要的輔酶，可參與細胞內的物質(zhì)、能量代謝及信號轉導與基因調控，與癌癥、心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等關(guān)系密切。

    長(cháng)期以來(lái)，人們一直利用NADH微弱的自發(fā)熒光來(lái)檢測細胞內代謝狀態(tài)，但該方法不僅需要復雜尖端的儀器與物理數學(xué)方法，還存在非特異性與難以定量的問(wèn)題。

    最近，研究人員發(fā)現細菌中有一種被稱(chēng)為Rex的蛋白質(zhì)，會(huì )特異性地感受NADH并發(fā)生形狀的變化。“我們利用合成生物學(xué)方法，將Rex蛋白與熒光蛋白組合，得到了一系列可以特異性檢測NADH的熒光蛋白分子，并在國際上首次實(shí)現了在活細胞及各種亞細胞結構中對NADH分子的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)、特異性的檢測與成像。”楊弋說(shuō)。

    他進(jìn)一步介紹說(shuō)，這些熒光蛋白分子完全由基因編碼，很容易導入細胞并定位于不同的亞細胞結構，因而它們也被稱(chēng)為遺傳編碼熒光探針。

    該課題組還利用這一工具，首次精確測定人體細胞的不同亞細胞結構內自由NADH分布水平，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)看到人類(lèi)等哺乳動(dòng)物細胞內葡萄糖代謝、線(xiàn)粒體呼吸鏈功能、氧化還原調控條件下NADH代謝情況，并發(fā)現NADH可自由跨膜進(jìn)入細胞內調控多種生命活動(dòng)。此外，他們還發(fā)現，在代謝失衡的癌細胞中，NADH水平發(fā)生上升。據此，楊弋等提出了胞漿中的NADH對人體生理條件改變非常敏感，而線(xiàn)粒體有很強的維持生理NADH穩態(tài)的觀(guān)點(diǎn)。

    有關(guān)專(zhuān)家認為，由于NADH在代謝和信號轉導中的中心作用及其在疾病診療中的重要性，對組織與細胞內NADH的分布進(jìn)行生物成像，將為人們更好地了解物質(zhì)與能量代謝的調節機制提供重要的創(chuàng )新工具。

    據記者了解，該論文發(fā)表后一周內，已經(jīng)有多個(gè)國外實(shí)驗室來(lái)信聯(lián)系，希望允許他們使用這一技術(shù)進(jìn)行研究。其中，荷蘭一位教授說(shuō)：“這是我們一直在尋找的技術(shù)，可以將我們的研究推進(jìn)一大步。”