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细胞代谢研究原创技术取得突破性进展
 发布时间: 2017-07-11     来源: 摘自科技部网
  

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH/NAD+)及其磷酸化形式(NADPH/NADP+),作为生物体内两对最重要的辅酶和核心代谢物,常被用作评价细胞代谢状态的关键指标,与癌症、糖尿病、肥胖症、心脑血管疾病、神经退行性疾病等的发生发展密切相关。NADH和NADPH的荧光光谱相似,但是二者的生理功能却显著不同。NADH主要参与物质能量代谢,NADPH主要参与合成代谢和抗氧化,传统的自发荧光分析方法难以区分这两种小分子。

生物反应器工程国家重点实验室(华东理工大学)杨弋教授、赵玉政研究员研究团队与中国科学技术大学刘海燕教授合作,在前期研究基础上,通过对底物结合蛋白的理性设计和改造,开发了一系列特异性检测NADPH的高性能遗传编码荧光探针iNap,实现了活体、活细胞及各种亚细胞结构中对NADPH代谢的高时空分辨检测与成像。利用iNap,研究团队精确测定了癌细胞内不同亚细胞结构中的NADPH,发现其受NAD激酶和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶G6PD活性调节,证明氧化应激时癌细胞内NADPH代谢受葡萄糖的动态调节。基于大量数据分析,研究团队提出了哺乳动物细胞有很强的维持NADPH稳态的能力的观点。此外,iNap还揭示了NADPH代谢与巨噬细胞免疫激活以及机体创伤反应密切相关。细胞代谢荧光探针iNap,不仅可应用于抗氧化、AMPK、脂肪酸合成等代谢途径与通路分析,还可用于衰老及相关疾病创新药物的发现。

相关成果于2017年6月5日以“研究长文”的形式在Nature Methods上发表。

 
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