最新一期的國際著名學(xué)術(shù)期刊《CellMetabolism》雜志(《細胞-代謝》，《Cell》雜志子刊)，發(fā)表了華東理工大學(xué)楊弋教授課題組的研究成果。這個課題組在新研究中利用合成生物學(xué)方法開發(fā)出了一系列“檢測細胞內(nèi)NADH的遺傳編碼探針”，在國際上首次實現(xiàn)了在活細胞及各種亞細胞結(jié)構(gòu)中對NADH分子的實時動態(tài)、特異性的檢測與成像。
還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）及其氧化型（NAD+），是生物體內(nèi)最重要的輔酶，廣泛參與了細胞內(nèi)的物質(zhì)、能量代謝，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與基因調(diào)控，與癌癥、心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等許多人類重要疾病關(guān)系密切。長期以來，細胞內(nèi)的物質(zhì)、能量代謝，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與基因調(diào)控雖然是人體的重要指標，但是很難檢測到細胞代謝的全過程，楊弋教授課題組利用合成生物學(xué)方法，開發(fā)了一系列的檢測NADH的遺傳編碼熒光探針，在國際上首次實現(xiàn)了對活細胞及各種亞細胞結(jié)構(gòu)中對NADH分子的實時動態(tài)、特異性的檢測與成像。鑒于NADH在代謝和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的中心作用及其在疾病診療中的重要性，新研究為研究者提供用生物成像技術(shù)觀察組織與細胞內(nèi)NADH的分布、細胞的運行情況、細胞的代謝情況的創(chuàng)新工具與手段，同時可以對細胞的代謝情況進行高時空分辨率的探測、錄像和拍照，還可以定位或定向任何一個地方和部位進行檢測，對推動人們更好地了解細胞內(nèi)物質(zhì)與能量代謝的調(diào)節(jié)機制具有十分重要的意義。
在這項研究成果中，研究人員開發(fā)和利用細胞自己生成的這些獨特的熒光探針，首次精確測定人體細胞不同亞細胞結(jié)構(gòu)內(nèi)自由NADH分布水平，在實時動態(tài)中像電影一樣看到人類和哺乳動物細胞內(nèi)葡萄糖代謝、線粒體呼吸鏈功能、氧化還原調(diào)控條件下NADH代謝情況，并發(fā)現(xiàn)NADH可以自由跨膜進入細胞內(nèi)調(diào)控多種生命活動。基于大量的實驗數(shù)據(jù)，課題組提出了胞漿中的NADH是對人體生理條件改變非常敏感的，而線粒體有很強的維持生理NADH穩(wěn)態(tài)的觀點。該項研究受國家自然科學(xué)基金、“863”計劃、霍英東教育基金、上海高校特聘教授（東方學(xué)者）崗位計劃和美國NIH等經(jīng)費資助。 |
