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

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

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

    最近，研究人員發(fā)現(xiàn)細菌中有一種被稱為Rex的蛋白質(zhì)，會特異性地感受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。”楊弋說。

    他進一步介紹說，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(jié)構(gòu)，因而它們也被稱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(jié)構(gòu)內(nèi)自由NADH分布水平，實時動態(tài)看到人類等哺乳動物細胞內(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可自由跨膜進入細胞內(nèi)調(diào)控多種生命活動。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，在代謝失衡的癌細胞中，NADH水平發(fā)生上升。據(jù)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，而線粒體有很強的維持生理NADH穩(wěn)態(tài)的觀點。

    有關專家認為，由于NADH在代謝和信號轉(zhuǎn)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(nèi)NADH的分布進行生物成像，將為人們更好地了解物質(zhì)與能量代謝的調(diào)節(jié)機制提供重要的創(chuàng)新工具。

    據(jù)記者了解，該論文發(fā)表后一周內(nèi)，已經(jīng)有多個國外實驗室來信聯(lián)系，希望允許他們使用這一技術進行研究。其中，荷蘭一位教授說：“這是我們一直在尋找的技術，可以將我們的研究推進一大步。”