Cell Metab :赵玉政/杨弋/方伟研发高性能荧光探针照亮精氨酸代谢 |
![]() |
模式图(Credit:Cell Metabolism)
遗传编码的荧光探针是解决活细胞与在体代谢监测这一技术难题的神兵利器。聚焦活细胞代谢监测这一国际前沿领域,研究团队历经十几年的攻关,已针对细胞内核心辅酶类NADH、NAD+、NAD+/NADH和NADPH,糖代谢类的乳酸,以及氨基酸类的精氨酸等,研发系列高性能代谢荧光探针以及 高通量 、 全景式 、 跨尺度 的活细胞代谢监测分析技术,系列研究成果发表在Cell Metabolism(2024;2023;2019;2015;2011)、Nature Methods(2017)、Nature Protocols(2024;2018;2016)、Nature Metabolism(2023;2021)、NSMB(2024a;2024b)、Dev Cell(2020)等学术期刊(图1)。研究团队基于智能设计和定向进化等策略,高特异、高响应、超灵敏的精氨酸荧光探针STAR,照亮活细胞、组织、活体以及临床样本中的精氨酸代谢。
图1:研发系列高性能遗传编码代谢物探针(Credit:Cell Metabolism)
STAR探针具有高度的特异性,不同Kd变体的亲和力覆盖了体内外的精氨酸生理浓度范围。利用STAR探针,研究团队实现了在活细胞及活体中精氨酸代谢的实时动态监测,系统绘制了精氨酸与其他氨基酸的交换转运 导航图 ,发现绝大多数外源氨基酸的摄入伴随着细胞内精氨酸的外排(图2),提示精氨酸是维持细胞内氨基酸稳态平衡的关键因子。
图2 活细胞与活体中精氨酸与其他氨基酸的交换转运(Credit:Cell Metabolism)
精氨酸是重要的免疫调节分子。研究团队通过将STAR探针应用于原代巨噬细胞,系统展示了活细胞水平精氨酸在巨噬细胞极化、胞葬、衰老等命运转变中的动态变化(图3),揭示精氨酸在激活和效应等不同阶段具有丰富的功能,为深入研究相关的免疫调节作用和机制奠定了重要基础。研究人员进一步发现,基质细胞衰老中精氨酸分解代谢增强,限制精氨酸则可有效缓解细胞衰老的部分表型,这些研究暗示精氨酸在衰老进程中扮演关键角色。
图3 巨噬细胞及基质细胞衰老中精氨酸代谢监测(Credit: Cell Metabolism)
此外,STAR探针在临床应用方面也展现了巨大的潜力。研究团队利用该探针开发了一种简便快速的精氨酸检测方法,能够即时检测人体血清中的精氨酸水平。有趣地发现在健康成年女性和男性群体中,血清精氨酸水平随着年龄的增长而逐渐增加。此外,白癜风患者样本分析数据表明血清精氨酸水平与白癜风的疾病活动性和严重程度密切相关。相较于稳定期,进展期的白癜风患者血清中精氨酸水平显著升高,而这一生物标志物有望用于白癜风的早期诊断和疾病进展监测。
综上,这项研究不仅提供创新性的代谢监测技术,而且揭示精氨酸代谢在维持细胞营养稳态、免疫调控、细胞衰老及疾病诊断的多重作用,是该研究团队从核心辅酶和糖代谢研究拓展到氨基酸代谢领域的又一力作。
医药网新闻
- 相关报道
-
- 11家创新药公司完成新一轮融资! (2025-09-25)
- 自闭症社交障碍有破解之法?Nat Commun:大脑里的“社交激素”通路断了,激活受体就能修复 (2025-09-25)
- 不分时间“秒睡”,警惕这种被忽视的病!全球数十款新药加速冲刺,正在为患者点亮希望 (2025-09-25)
- 每月吃 1 片就能防 HIV ?PLoS Biol:一种新型HIV抗逆转录病毒口服药来了,长效还抗耐药 (2025-09-25)
- 益生菌来源 EVs 攻克脂肪肝!Front Immunol:无需活菌定植的“益生菌精华”,降肝酶、稳血脂还护肠道 (2025-09-25)
- 《自然》子刊:鼻腔菌群也能影响大脑!上海交大/上科大团队发现,鼻腔金黄色葡萄球菌通过降解性激素介导抑郁行为 (2025-09-25)
- 老药新用!黄波团队发现碳酸锂可逆转肺纤维化,清除“瘢痕制造者”肌成纤维细胞 (2025-09-25)
- Cell:一种保护性涂层有望让通用型CAR-T细胞疗法成为可能 (2025-09-25)
- 原来植物也有“疗伤因子”!ACS Appl Mater Interfaces:丹参来源囊泡,让受损神经在大鼠身上“重连” (2025-09-25)
- 精鼎医药宣布任命 Rob Goodwin 担任公司首席运营官 (2025-09-24)
- 视频新闻
-
- 图片新闻
-
医药网免责声明:
- 本公司对医药网上刊登之所有信息不声明或保证其内容之正确性或可靠性;您于此接受并承认信赖任何信息所生之风险应自行承担。本公司,有权但无此义务,改善或更正所刊登信息任何部分之错误或疏失。
- 凡本网注明"来源:XXX(非医药网)"的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。本网转载其他媒体之稿件,意在为公众提供免费服务。如稿件版权单位或个人不想在本网发布,可与本网联系,本网视情况可立即将其撤除。联系QQ:896150040