Nature Methods:窥探生命的分子之舞——PTEN活体成像技术开启神经科学新纪元 |
![]() |
在微观的细胞宇宙中,一个名为PTEN(Phosphatase and tensin homolog)的蛋白质如同精密的分子刹车,时刻调控着细胞增殖与存亡。这个仅有403个氨基酸的"生命守护者",通过拮抗PI3K/AKT/mTOR信号通路,在胚胎发育、突触可塑性乃至肿瘤抑制中扮演关键角色。然而令人惊讶的是,尽管30%的癌症和多种神经发育疾病(如自闭症、癫痫)与PTEN功能异常密切相关,研究人员却长期缺乏在活体组织中直接观测其动态的工具 直到2月20日《Nature Methods》这项突破性研究的出现( Genetically encoded biosensor for fluorescence lifetime imaging of PTEN dynamics in the intact brain )。
研究人员们巧妙地利用荧光共振能量转移(FRET, Fluorescence resonance energy transfer)原理,将PTEN蛋白改造为构象敏感的"分子探针"。通过在其N端和C端分别标记绿色荧光蛋白(mEGFP)与淬灭蛋白(sREACh),团队成功捕捉到PTEN从闭合态到开放态的构象转变,这种仅0.3纳秒的荧光寿命变化(从2.20 ns到2.53 ns),在双光子荧光寿命成像(2pFLIM, Two-photon fluorescence lifetime imaging microscopy)技术下清晰可辨。
更令人惊叹的是,研究团队通过定向进化筛选出的R14G突变体,在保留95%构象灵敏度的同时,将催化活性降至野生型的5%。这种"隐形"设计使得在小鼠体感皮层神经元中,过表达传感器不仅未改变树突棘密度(5.49 0.11/10 m vs 对照5.29 0.13),更首次实现了对活体大脑中PTEN亚细胞定位的动态追踪:神经元胞体的PTEN活性(2.20 0.004 ns)显著高于树突区域(2.11 0.009 ns),揭示了这个分子刹车在空间调控上的精妙分工。
当这项技术应用于跨物种研究,更多惊喜接踵而至。在线虫模型中,研究者发现PTEN活性随发育阶段逐步增强,从L1幼虫的2.51 ns到成虫的2.64 ns,这种进化保守的调控模式与胰岛素样受体DAF-2形成精密对话。而在小鼠活体实验中,双色探针系统(红光R-PTEN与绿色GCaMP)首次捕捉到感觉剥夺引发的神经元特异性响应:兴奋性神经元PTEN活性下降0.04 ns的同时,抑制性神经元活性却升高0.15 ns,这种"分子跷跷板"现象为解析自闭症的神经网络失衡提供了全新视角。
这项技术突破不仅填补了PTEN动态监测的世纪空白,更开启了在体分子成像的新纪元。当研究人员能够实时观察单个树突棘内的信号传导,当疾病相关突变(如R130P)引发的0.54 ns异常波动尽收眼底,我们正站在解码生命调控密码的门槛上 从癌症转移的早期预警到神经精神疾病的干预,一场静默的科学革命已然来临。
医药网新闻
- 相关报道
-
- 靶向蛋白降解竞速时代,药明康德如何以CRDMO模式赋能新药研发提速? (2025-06-23)
- “致命动脉瘤 vs 造影剂过敏”,仁济团队用光子CT成像新技术在两难夹缝中开辟生路 (2025-06-22)
- 《科学》子刊:你不许吃!中山大学团队发现新的“巨噬细胞吞噬检查点” (2025-06-22)
- Cell:学习中的“蝴蝶效应”——早期微小偏好如何通过多巴胺滚雪球,决定你的最终技能风格 (2025-06-22)
- 《肝病学》:为T细胞铺路!中山大学团队发现,抗血管+免疫治疗会促进高内皮微静脉募集,向肿瘤源源不断输送T细胞 (2025-06-22)
- 80后中国女科学家研究成果一天内同时登上Cell、Science、Nature,让我们首次看清已灭绝的丹尼索瓦人样貌 (2025-06-22)
- Science重磅:in vivo CAR-T,在体内成功改造T细胞治疗癌症及自身免疫病,已开展临床试验 (2025-06-21)
- 研究揭示连城白鸭独特外貌的形成机制 (2025-06-21)
- EGFR突变肺腺癌转化型小细胞肺癌研究新突破:转录组分析揭示不同亚组及精准治疗机会 (2025-06-21)
- 「心情不好,喝几杯」到底有没有用?最新研究:首次绘制出酒精-抑郁共病的完整神经通路,证实借酒消愁只能愁更愁 (2025-06-20)
- 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