基于Cyclen的稀土金属配合物荧光探针的设计、合成及其在活细胞成像中的应用和机制研究
批准号:
21778038
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
蓝荣峰
依托单位:
学科分类:
B0701.生物体系分子探针
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李水明、季琳、梁人上、王婕、夏明、吴利
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中文摘要
稀土金属配合物发光具有大斯托克位移,发射光谱特异易识别,发光稳定且寿命长,生物体内化学活性低等优点。以1,4,7,10-四氮杂环十二烷(Cyclen)为骨架设计稀土配合物,我们实现对细胞周期关键调控蛋白CyclinA, Plk1等特异靶点的活细胞显微成像。在此基础上,本项目设计的先导配合物HGEu001能特异地靶向真核细胞的纤毛——细胞表面向外伸出的细长突起结构,与细胞应激,细胞分裂,干细胞极性等相关。在不需要细胞转染或抗体标记的情况下,实现纤毛的活细胞成像和实时追踪。以HGEu001为分子探针,我们旨在揭示该配合物的纤毛蛋白靶点和结合方式,实现线毛在细胞应激下的生长,侧向等实时观察和三维立体成像,并探究配合物与靶点蛋白结合的晶体结构,明了结合区域的关键基团和作用方式,揭示可能的设计原理,并以此改进和优化配合物,为稀土配合物应用于活细胞特异靶点的结合与显微成像及生物医学功能研究等提供新思路
英文摘要
Rare earth metal complexes have large Stokes shift, characteristic emission spectrum, long luminescence lifetimes and stable emission, low chemical activity in organisms. Taking use of 1, 4, 7, 10-tetraazacyclododecane (Cyclen) as the framework for design of rare earth complexes, we realized the live cell imaging of key cell cycle regulators such as CyclinA, Plk1. On this basis, the project designs a leading complex – HGEu001 that capable of specific targeting to eukaryotic cell primary cilium. Primary cilium is a slender structure protruding from the cell surface, and regulates the cellular stress, cell division, or stem cell polarity, etc. Without cell transfection or antibody labeling, we realized the live cell imaging and real-time tracking of cilia. Using HGEu001 as a molecular probe, we aim to reveal the protein targets of the complex and the way of combination, and also perform the real-time observation and three-dimensional imaging of primary cilium in the situation of cellular stress or lateral movement. We will further explore the crystal structure of the complex with its target protein, understand the way of binding and the residues involved. With the above work, we may reveal a possible principle for rational design of rare earth complex, and contribute to the optimization of the rare earth complexes for specific targeting and responsive emission in living cells that in hope of providing new ideas and design methods for biomedical research.
本项目设计合成了特异定位于动物细胞原纤毛的成像分子HGEu001, Eu-L等,并在NIH-3T3,hTERT-RPE等体外培养的细胞中进行活细胞实时成像。上述分子是以1,4,7,10-四氮杂环十二烷(Cyclen)为分子骨架的稀土金属配合物,连接了以乙炔基吡啶为主基团作为发色基团。在模型细胞NIH-3T3等中得到了原纤毛的活细胞成像,显示与常规的GFP-IFT88或Ac-tubulin等原纤毛蛋白标志物的良好共定位。我们证实HGEu001具有良好的水溶性,生理浓度下无细胞毒性,以及良好的原子吸收和发射光谱,双光子成像光谱。有趣的是,作为对照分子的HGEu002与HGEu001只在侧链的发色团上相差一个-CH3,但是却完全不具有活细胞原纤毛的定位能力,说明侧链基团对HGEu001的特异细胞定位具有决定性作用。我们通过Biotin亲和吸附,化学共价偶联并结合高分辨质谱的方法,鉴定了actin是HGEu001的靶向分子,而且氨基酸基序DLYANTVLSGGTTMYPGIADR是直接负责与HGEu001的结合。体外表达纯化的actin蛋白可以被HGEu001特异结合,在SDS-PAGE中显示出显著的电泳迁移滞后条带。此外,我们也分析septin,RILPL1,DPYSL2等原纤毛蛋白成员也可能参与HGEu001与原纤毛的结合。这些结果在阐明HGEu001如何定位到原纤毛的同时,也有助于理解actin在原纤毛组装中的作用。在此基础上,我们深入设计并扩展了HGEu001系列分子,得到了Eu-42,Eu-61,Eu-119等系列分子,都具有良好的水溶性和激发发射光学性质。本项目的上述结果开发了能进行活细胞原纤毛实时成像的系列分子,克服了常规生物成像方法的局限,并验证了其靶点作用方式,对后续研发新型原纤毛成像分子如不依赖稀土金属的普通化学小分子但更易合成和推广等具有重要的借鉴和参考意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Ginsenoside Rg1 ameliorates the cognitive deficits in D-galactose and AlCl3-induced aging mice by restoring FGF2-Akt and BDNF-TrkB signaling axis to inhibit apoptosis
人参皂苷 Rg1 通过恢复 FGF2-Akt 和 BDNF-TrkB 信号轴抑制细胞凋亡,改善 D-半乳糖和 AlCl3 诱导的衰老小鼠的认知缺陷
DOI:10.7150/ijms.43979
发表时间:2020-01-01
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF MEDICAL SCIENCES
影响因子:3.6
作者:Zhong, Si-Jia;Wang, Lin;Qin, Xiao-Yan
通讯作者:Qin, Xiao-Yan
2,3,5,4′-Tetrahydroxystilbene-2-O-β-D-glucoside Restores BDNF-TrkB and FGF2-Akt Signaling Axis to Attenuate Stress-induced Depression
2,3,5,4'-四羟基芪-2-O-β-D-葡萄糖苷恢复 BDNF-TrkB 和 FGF2-Akt 信号轴以减轻压力引起的抑郁症
DOI:10.1016/j.neuroscience.2020.01.025
发表时间:2020-03-15
期刊:NEUROSCIENCE
影响因子:3.3
作者:Li, Xi-Xi;Yu, Yun;Qin, Xiao-Yan
通讯作者:Qin, Xiao-Yan
DOI:10.1007/s00018-019-03296-x
发表时间:2020
期刊:Cellular and Molecular Life Sciences
影响因子:--
作者:Lan Rongfeng;Wang Qianqian
通讯作者:Wang Qianqian
Gisenoside Rg1 attenuates cadmium-induced neurotoxicity in vitro and in vivo by attenuating oxidative stress and inflammation
Gisenoside Rg1 通过减轻氧化应激和炎症来减轻镉诱导的体外和体内神经毒性
DOI:10.1007/s00011-021-01513-7
发表时间:2021-10-18
期刊:INFLAMMATION RESEARCH
影响因子:6.7
作者:Ren, Teng-Teng;Yang, Jia-Ying;Qin, Xiao-Yan
通讯作者:Qin, Xiao-Yan
Tea polyphenols attenuate staurosporine-induced cytotoxicity and apoptosis by modulating BDNF-TrkB/Akt and Erk1/2 signaling axis in hippocampal neurons
茶多酚通过调节海马神经元中的 BDNF-TrkB/Akt 和 Erk1/2 信号轴来减弱星孢菌素诱导的细胞毒性和细胞凋亡
DOI:10.1016/j.ibror.2020.04.002
发表时间:2020-04
期刊:IBRO Reports
影响因子:2.6
作者:Jian-Rong Yang;Teng-Teng Ren;Rongfeng Lan;Xiao-Yan Qin
通讯作者:Xiao-Yan Qin
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