A photo-regulated aptamer sensor for spatiotemporally controlled monitoring of ATP in the mitochondria of living cells.
A photo-regulated aptamer sensor for spatiotemporally controlled monitoring of ATP in the mitochondria of living cells.
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DOI：
10.1039/c9sc04773e
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发表时间：
2019-11-26
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Lu Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hong S;Zhang X;Lake RJ;Pawel GT;Guo Z;Pei R;Lu Y
荧光适体传感器在小分子代谢物的细胞内成像方面显示出巨大的潜力。由于代谢物在不同的亚细胞位置分布不同，并且其浓度和位置随时间波动，因此需要对这些代谢物进行时空控制监测的方法。基于之前基于适体的传感器在时间控制方面取得的成功，我们在此报告了一种包含光可裂解接头的适体传感器，并使用 DQAsomes 靶向线粒体，以对活细胞线粒体中的 ATP 进行时空控制监测。 DNA ATP 适体传感器上的光裂解修饰可以防止传感器在到达线粒体之前激活，然后传感器可以在光照射下激活。该传感器的检测限为 3.7 μM，对其他核苷酸具有高选择性，可检测 Ca2+ 或寡霉素诱导的线粒体中 ATP 浓度波动。这项工作代表了DNA适体传感器首次成功递送至线粒体，为靶向递送至亚细胞细胞器以监测能量产生过程以及不同细胞中线粒体功能障碍相关疾病提供了一个新平台。开发了一种与阳离子 DQAsome 结合的光调节 ATP 传感器，用于活细胞线粒体中 ATP 的时空控制成像。
Fluorescent aptamer sensors have shown enormous potential for intracellular imaging of small molecule metabolites. Since metabolites distribute differently at different subcellular locations and their concentrations and locations fluctuate with time, methods are needed for spatiotemporally controlled monitoring of these metabolites. Built upon previous success in temporal control of aptamer-based sensors, we herein report an aptamer sensor containing a photocleavable linker and using DQAsomes to target mitochondria for spatiotemporally controlled monitoring of ATP in the mitochondria of living cells. The photocleavable modification on the DNA ATP aptamer sensor can prevent sensor activation before reaching mitochondria and the sensor can then be activated upon light irradiation. The sensor has a detection limit of 3.7 μM and high selectivity against other nucleotides, allowing detection of ATP concentration fluctuations in mitochondria induced by Ca2+ or oligomycin. This work represents the first successful delivery of a DNA aptamer sensor to mitochondria, providing a new platform for targeted delivery to subcellular organelles for monitoring energy producing processes, as well as mitochondrial dysfunction-related diseases in different cells. A photo-regulated ATP sensor coupled with cationic DQAsomes is developed for spatiotemporally controlled imaging of ATP in the mitochondria of living cells.
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Tan, Weihong
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通讯作者：
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Liu, Juewen;Cao, Zehui;Lu, Yi
通讯作者：
Lu, Yi
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10.1124/jpet.112.192138
发表时间：
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作者：
Johri, Ashu;Beal, M. Flint
通讯作者：
Beal, M. Flint