课题基金 / 基金详情

用于活细胞NADPH定量监测的半合成蛋白荧光探针

批准号:
22107020
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王璐
依托单位:
学科分类:
生物体系分子探针
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王璐

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)作为生物体中普遍存在的重要辅酶和电子供体,具有调控细胞氧化应激和合成代谢反应等重要功能,而其代谢异常则与癌症等重大疾病的发生密切相关。然而,由于NADPH结构复杂且存在类似物,导致目前可用于NADPH实时定量监测的特异性荧光探针极其稀缺。本项目拟开发一种新的分子识别策略,结合蛋白响应型小分子染料与NADPH识别蛋白,构建半合成蛋白探针。小分子染料连有识别蛋白底物,而NADPH通过协同效应可增强底物和识别蛋白的结合,导致小分子染料靠近蛋白并相互作用,进而产生比率型荧光信号变化。通过转染表达蛋白和孵育可快速透膜的小分子染料,即可实现活细胞内NADPH可视化实时定量研究。这种全新分子识别策略不依赖于蛋白构象变化,设计简便且普适性高,利于高效开发特异性荧光探针,为复杂生物分子实时、动态、定量监测提供重要工具。
英文摘要
Reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH), as the key coenzyme and electron donor in biological systems, plays essential roles in cellular anabolic reactions and antioxidative effects. Meanwhile, NADPH metabolic disorder is highly correlated with many serious diseases, such as cancer. However, few fluorescent probes were developed and utilized for quantitatively imaging NADPH in living cells due to the complex structure of NADPH and the interference from its analogs. Here, we propose a new sensing strategy to produce semisynthetic sensor protein, which consists of a protein-responsive probe and an NADPH binding protein. The probe was conjugated with a substrate of the binding protein. NADPH can benefit the binding between substrate and protein through the synergistic effect, which brings the probe close to the protein. The interaction between probe and protein will cause the ratiometric fluorescence change. The incubation between the binding protein expressed inside cells via the transfection and the cell-permeable probe will allow the quantitive imaging of NADPH in living cells. The new design method, which is independent of the proteins’ conformation change, will offer a general strategy to create numerous fluorescent probes for real-time and quantitative imaging of biomolecules with complex structures.
引入特异性分子荧光探针实现目标生物分子(如蛋白、代谢产物等)的定量、动态监测,已成为学者们逐步解构复杂生物系统运行规律的重要手段。还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)是生物体内普遍存在的关键辅酶和电子供体,能够调控细胞氧化应激和合成代谢反应等重要过程。而NADPH代谢异常与癌症、炎症、衰老等严重疾病发生密切相关,针对NADPH代谢异常开发药物也被认为是治疗癌症等疾病的一个重要研究方向。然而,目前可用于活细胞实时定量监测NADPH的荧光探针却极其稀缺,严重限制了生理病理过程中NADPH调节机制研究。已报道小分子荧光探针主要依赖NADPH还原性强的特点,其结构简单,操作方便,但无法可逆观测NADPH浓度变化且难以区分NADPH类似物。而直接基于蛋白开发的探针往往依赖蛋白构象改变,虽特异性强,但设计困难,开发过程耗时费力。本项目结合蛋白响应型小分子染料与NADPH识别蛋白,构建一类化学遗传编码荧光探针,用于活细胞内代谢分子的实时动态监测和药物调控研究。小分子染料连有识别蛋白底物,而NADPH通过协同效应可增强底物和识别蛋白的结合,导致小分子染料靠近蛋白并相互作用,进而产生比率型荧光信号变化。通过转染表达蛋白和孵育可快速透膜的小分子染料,即可实现活细胞内NADPH可视化实时定量研究。同时基于此类探针可以实时监测活细胞中顺铂、硫代烟酰胺、表没食子儿茶素没食子酸酯等药物下作用下NADPH浓度波动,为抗肿瘤药物联用筛选提供新的表型筛选工具。此类探针不仅为抗肿瘤药物联用筛选和NADPH代谢相关机制研究提供了可视化工具,也为NADH等其他重要代谢分子的识别探针的设计和构建提供了新的思路。
用于长时程STED超分辨蛋白成像的荧光自修复探针
  • 批准号:
    32171360
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王璐
  • 依托单位:
用于活细胞NADPH定量监测的半合成蛋白荧光探针
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    王璐
  • 依托单位:
国内基金
海外基金