特级黄色毛片视频片子_科研進(jìn)展--中國科學(xué)院廣州分院

????廣藿香Pogostemon cablin（Blanco）?Benth是道地“十大廣藥”之一，其味辛、微溫，歸脾、胃、肺經(jīng)，具有芳香化濁、和中止嘔、發(fā)表解暑的功效，用于治療濕濁中阻、脘痞嘔吐、發(fā)熱倦怠等病證。廣藿香除了可供藥用外，其揮發(fā)性成分廣藿香油還具有重要的商業(yè)價(jià)值，主要通過(guò)對廣藿香干燥的葉片進(jìn)行蒸餾提取獲得。廣藿香醇是廣藿香油的主要成分，也被認為是廣藿香的主要有效成分。《中華人民共和國藥典》中規定廣藿香中廣藿香油的含量不得少于2.5%，廣藿香醇的含量不得少于0.10%。在所有能生產(chǎn)精油的植物中，廣藿香因其獨特的香味以及生物活性而在全球市場(chǎng)上具有巨大的商業(yè)潛力。因此，提高廣藿香中廣藿香醇的含量具有重要的應用價(jià)值和經(jīng)濟價(jià)值。????中國科學(xué)院華南植物園農生中心李儉等科研人員通過(guò)對廣藿香外施水楊酸，發(fā)現葉片中廣藿香醇的含量顯著(zhù)增加。對水楊酸處理的葉片進(jìn)行轉錄組測序分析，篩選得到表達量顯著(zhù)上調的轉錄因子PatWRKY71。通過(guò)酵母單雜與雙熒光素酶實(shí)驗證明PatWRKY71直接靶向廣藿香醇合成酶PatPTS的啟動(dòng)子，上調該基因表達。利用病毒介導的基因沉默(VIGS)系統在廣藿香葉片上沉默PatWRKY71，可以顯著(zhù)降低葉片中廣藿香醇的含量。將PatWRKY71在擬南芥中過(guò)表達，導致轉基因株系對外源非生物脅迫敏感，并增加了活性氧的含量及相關(guān)基因表達。該研究鑒定了一個(gè)新的調控廣藿香醇生物合成的轉錄因子，并探究了該轉錄因子在非生物脅迫應答反應中的功能，為廣藿香分子育種提供理論依據。????研究結果已于2024年1月2日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊BMC Plant Biology上。華南植物園陳煥鏞副研究員李儉為論文第一作者，夏快飛研究員與為廣東藥科大學(xué)何夢(mèng)玲教授為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金等的資助。文章鏈接：DOI: 10.1186/s12870-023-04660-7圖. A-B：PatWRKY71結合在PatPTS啟動(dòng)子上并上調其表達。C-D：過(guò)表達PatWRKY71增強了植株對非生物脅迫的敏感性。

2024-07-03

廣州健康院開(kāi)發(fā)跨物種單細胞組學(xué)數據分析的新工具CACIMAR

近日，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院王杰課題組開(kāi)發(fā)了新的計算工具CACIMAR（Cross-species Analysis of Cell Identities, Markers, Regulations），用于分析跨物種單細胞轉錄組測序數據（scRNA-seq），揭示物種間細胞類(lèi)型、標志基因、細胞內調控以及細胞間相互作用的進(jìn)化保守性。近日，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院王杰課題組開(kāi)發(fā)了新的計算工具CACIMAR（Cross-species Analysis of Cell Identities,Markers,Regulations），用于分析跨物種單細胞轉錄組測序數據（scRNA-seq），揭示物種間細胞類(lèi)型、標志基因、細胞內調控以及細胞間相互作用的進(jìn)化保守性。相關(guān)成果以“CACIMAR: cross-species analysis of cell identities,markers,regulations,and interactions using single-cell RNA sequencing data”為題目發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Briefings in Bioinformatics上。物種不僅在基因層面，也在細胞類(lèi)型、基因表達、基因調控、細胞間相互作用等方面顯示出進(jìn)化保守性。單細胞轉錄組測序技術(shù)已廣泛用于不同物種的單細胞表達研究，為在細胞類(lèi)型水平研究物種的進(jìn)化保守性提供了新機會(huì )。已有的算法能通過(guò)分析跨物種單細胞轉錄組數據識別進(jìn)化保守的細胞類(lèi)型，如Seurat和SAMap等。但是，這些方法主要通過(guò)跨物種的單細胞聚類(lèi)確定保守細胞類(lèi)型，其準確性在很大程度上取決于跨物種批次效應校正的能力。這些軟件對進(jìn)化距離較遠物種進(jìn)行聚類(lèi)分析，仍存在明顯不足。此外，目前仍沒(méi)有方法能確定細胞間相互作用的進(jìn)化保守性。針對以上問(wèn)題，我院王杰課題組開(kāi)發(fā)了新的R軟件包CACIMAR，用于分析跨物種的單細胞轉錄組數據。CACIMAR的保守性分析主要包含三個(gè)步驟（圖1）。第一步，CACIMAR基于每個(gè)物種內的單細胞聚類(lèi)結果確定每個(gè)物種的細胞類(lèi)型、標志基因、細胞內調控和細胞間相互作用。該策略不用進(jìn)行跨物種的單細胞聚類(lèi)，有效避免了跨物種的批次效應。第二步，基于標志基因的統計值（statistical power）和物種同源性（homolog），CACIMAR計算細胞類(lèi)型的保守性分值。此外，CACIMAR還建立了特征加權和的模型（weighted sum?model），分別計算細胞內調控網(wǎng)絡(luò )的保守性分值和細胞間相互作用的保守性分值。最后一步，基于計算的不同保守性分值分別確定跨物種保守或特異的細胞類(lèi)型、細胞內調控和細胞間相互作用。該研究將CACIMAR應用于小鼠、斑馬魚(yú)和小雞的視網(wǎng)膜損傷再生的公共單細胞轉錄組數據中，有效地確定了小鼠、斑馬魚(yú)和小雞視網(wǎng)膜中保守的細胞類(lèi)型、標志基因、細胞內調控和細胞間相互作用。總體上，CACIMAR提供了一種新的算法，能克服現有跨物種單細胞轉錄組數據分析的挑戰，特別是在識別跨物種保守和特異的細胞類(lèi)型、基因調控以及細胞間相互作用方面。通過(guò)該算法，研究人員能深入地分析不同物種的細胞和分子水平的進(jìn)化保守性，為理解物種進(jìn)化的機制提供了新的視角。廣州健康院的王杰研究員和徐雪麗助理研究員為本論文的共同通訊作者，蔣俊堯和李金連為論文的共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、廣東省自然科學(xué)基金等項目的資助。論文鏈接圖1?CACIMAR進(jìn)行跨物種單細胞轉錄組數據分析示意圖

2024-07-02

姚紅杰課題組揭示染色質(zhì)結構蛋白CTCF-R567W點(diǎn)突變導致神經(jīng)發(fā)育障礙的分子機制

2024年7月1日，姚紅杰研究團隊在Nature communications（《自然通訊》）期刊上發(fā)表了題為CTCF mutation at R567 causes developmental disorders via 3D genome rearrangement and abnormal neurodevelopment的研究論文。真核生物的基因組DNA以復雜而有序的層級結構折疊于細胞核中，包括：遠距離染色質(zhì)環(huán)、拓撲相關(guān)結構域（TAD）、染色質(zhì)區室和染色質(zhì)疆域等。這些染色質(zhì)高級結構的動(dòng)態(tài)變化與細胞命運決定以及疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。CCCTC結合因子（簡(jiǎn)稱(chēng)CTCF）最初被報道作為絕緣子結合蛋白發(fā)揮作用。另外，CTCF作為染色質(zhì)架構蛋白在調節染色質(zhì)高級結構中同樣發(fā)揮重要的功能。姚紅杰課題組前期在CTCF的分子生物學(xué)功能研究方面取得了一系列進(jìn)展，包括篩選CTCF的共定位因子、鑒定CTCF可變剪切體并解析其分子細胞功能、CTCF調控染色質(zhì)絕緣和染色質(zhì)開(kāi)放協(xié)同調控體細胞重編程為誘導多能干細胞等。此外，臨床研究發(fā)現CTCF基因突變與多種發(fā)育障礙疾病相關(guān)，如智力發(fā)育遲緩、自閉癥譜系障礙和先天性心臟病等。CTCF精氨酸567突變?yōu)樯彼幔≧567W）的臨床表現為智力障礙、喂養困難，并伴隨自閉癥樣等特征。然而，CTCF?R567W突變導致這些復雜發(fā)育異常的分子機制仍不清楚。2024年7月1日，姚紅杰研究團隊在Nature communications（《自然通訊》）期刊上發(fā)表了題為CTCF mutation at R567 causes developmental disorders via 3D genome rearrangement and abnormal neurodevelopment的研究論文。該研究綜合運用小鼠模型和人源類(lèi)器官模型，揭示了染色質(zhì)架構蛋白CTCF的R567W點(diǎn)突變通過(guò)調控CTCF在染色質(zhì)上的結合和局部三維基因組結構，進(jìn)而導致神經(jīng)發(fā)育障礙的分子機制。這一發(fā)現為理解CTCF突變導致臨床發(fā)育疾病提供了重要見(jiàn)解。研究團隊首先在小鼠模型中引入CTCF-R567W點(diǎn)突變，以模擬其對發(fā)育的影響。結果顯示，CTCF-R567W雜合突變小鼠除了幼年時(shí)期的瘦小表型外，與野生型小鼠相比沒(méi)有明顯異常，未能很好地模擬臨床雜合病例的神經(jīng)發(fā)育障礙行為表型；而攜帶純合CTCF-R567W突變的小鼠在出生30分鐘內死亡，并表現出大腦、心肺組織的發(fā)育異常。研究團隊對純合突變小鼠進(jìn)行深入研究，發(fā)現純合突變導致神經(jīng)發(fā)育和突觸通路紊亂，并揭示純合突變導致神經(jīng)祖細胞和放射狀膠質(zhì)細胞等干性細胞過(guò)早耗竭，而抑制性GABA能神經(jīng)元加速發(fā)育。研究團隊同時(shí)將CTCF-R567W突變引入人胚胎干細胞（hESCs）中，并構建了大腦皮質(zhì)類(lèi)器官模型。研究人員發(fā)現攜帶雜合突變的類(lèi)器官在分化早期表現出神經(jīng)祖細胞減少和GABA能神經(jīng)元增加，具有與小鼠模型類(lèi)似的神經(jīng)發(fā)育失衡現象。這一發(fā)現與近期在多個(gè)自閉癥風(fēng)險基因的皮質(zhì)類(lèi)器官研究中的報道結果相一致，表明CTCF突變可能與自閉癥風(fēng)險因子通過(guò)共享的細胞發(fā)育通路誘發(fā)神經(jīng)發(fā)育障礙。在分子機制層面上，該研究團隊發(fā)現CTCF-R567W突變減弱了CTCF在染色質(zhì)上部分位點(diǎn)的結合（尤其是在具有上游結合基序特征的位點(diǎn)）。這種結合減弱進(jìn)一步導致了局部染色質(zhì)結構重組（特別是在對神經(jīng)元身份識別和神經(jīng)回路組裝至關(guān)重要的成簇原鈣黏蛋白（cPcdh）基因座）。該基因座由Pcdhα、Pcdhβ和Pcdhγ三個(gè)基因簇構成。CTCF-R567W突變主要導致Pcdhβ基因簇多個(gè)基因啟動(dòng)子上的CTCF結合減弱，并通過(guò)降低遠距離啟動(dòng)子與增強子相互作用進(jìn)而改變了cPcdh基因座的染色質(zhì)高級結構，使該基因座TAD結構發(fā)生分裂，同時(shí)伴隨著(zhù)Pcdhβ基因的全局性表達下調，而這些基因的表達異常與神經(jīng)發(fā)育及功能受損密切相關(guān)。該研究闡明了CTCF-R567W突變的作用機制，揭示了CTCF-R567W突變與人類(lèi)神經(jīng)發(fā)育障礙之間的聯(lián)系，對理解CTCF突變調節發(fā)育障礙的發(fā)病機制具有重要意義，并為進(jìn)一步探索基于三維染色質(zhì)結構調控的干預方法奠定了基礎。中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院為該論文第一完成單位。廣州國家實(shí)驗室姚紅杰研究員為該論文通訊作者。中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院博士后章杰博士、廣州實(shí)驗室副研究員胡功成博士、中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院博士生盧玉麗和山西農業(yè)大學(xué)博士生任華偉為該論文共同第一作者。該研究工作得到了來(lái)自廣州國家實(shí)驗室苗智超研究員、張煒研究員、馬寧研究員、劉會(huì )生研究員，暨南大學(xué)曲宜波教授，安徽醫科大學(xué)王華教授和張玲玲教授，中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院潘光錦研究員以及山西農業(yè)大學(xué)王海東教授的大力幫助。該研究得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。論文鏈接揭示染色質(zhì)結構蛋白CTCF-R567W點(diǎn)突變導致神經(jīng)發(fā)育障礙的分子機制

2024-07-02

National Science Review | 馬晴/徐錦團隊非編碼突變引起干細胞性別轉換，擾亂體細胞-生殖細胞間通訊穩態(tài)

該研究在單細胞水平解析了“性別開(kāi)關(guān)”Chinmo的非編碼突變導致的果蠅精巢體干細胞雌性化的分子特征，揭示了體細胞-生殖細胞間通訊異常導致生殖細胞性別紊亂和腫瘤化的信號傳導機制。該研究強調了干細胞性別不穩定性作為導致生殖系統腫瘤發(fā)生的新機制的潛在重要性，并為理解腫瘤發(fā)生和不孕癥背后的復雜機制提供了新見(jiàn)解。很多疾病的發(fā)生發(fā)展呈現性別偏好性（Sex bias），但機制尚不清楚，前期研究表明干細胞的性別維持和紊亂可能是疾病性別偏好的新機制。干細胞如何協(xié)調胞內外信號以維持性別特征從而保持組織穩態(tài)是關(guān)鍵問(wèn)題。盡管目前對性別決定機制以及胚胎發(fā)育期間體細胞的性別對生殖細胞的影響已有廣泛報道，但成年期干細胞性別身份維持的分子機制以及體細胞與生殖細胞之間的相關(guān)信號在很大程度上仍未被探索。2024年6月22日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所、深圳合成生物學(xué)創(chuàng )新研究院馬晴課題組和中山大學(xué)生命科學(xué)院徐錦課題組在National Science Review雜志在線(xiàn)發(fā)表了題為Soma-Germline Communication Drives Sex Maintenance in the Drosophila?Testis的最新研究成果。 ?文章上線(xiàn)截圖，鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwae215 ?該研究利用果蠅精巢干細胞性別轉變導致的雄性特異的生殖系統腫瘤模型，聯(lián)合應用scRNA-Seq和CUT&Tag技術(shù)表明了成年果蠅體干細胞（Somatic cyst stem cells,CySCs）的性別維持（Sex maintenance）通過(guò)Chinmo蛋白的非編碼突變介導的保守性別決定信號通路（Sex determination pathway）和胰島素信號通路（Insulin signaling pathway）調控。該研究在單細胞水平解析了“性別開(kāi)關(guān)”Chinmo的非編碼突變導致的果蠅精巢體干細胞雌性化的分子特征，揭示了體細胞-生殖細胞間通訊異常導致生殖細胞性別紊亂和腫瘤化的信號傳導機制。該研究強調了干細胞性別不穩定性作為導致生殖系統腫瘤發(fā)生的新機制的潛在重要性，并為理解腫瘤發(fā)生和不孕癥背后的復雜機制提供了新見(jiàn)解。 ?圖1："性別開(kāi)關(guān)"Chinmo受JAK-STAT信號通路的調控，直接作用于雄性性別決定因子DsxM（果蠅中與哺乳動(dòng)物性別決定因子DMRT1同源的基因）和胰島素信號通路因子，以維持CySC譜系的雄性身份并促進(jìn)正常的精子發(fā)生。在許多生物中，細胞性別身份在胚胎發(fā)育期間就已建立且在過(guò)去認為其性別是不可改變的，但最近的研究發(fā)現成年性腺中體干細胞的性別也可以發(fā)生轉變，這表明體細胞的性別身份在成年期或出生后是需要維持的。那么成年期的（干）細胞是如何維持其性別身份，以及體細胞與生殖細胞之間是如何相互作用以維持正常的配子發(fā)生呢？作者前期報道了一種果蠅精巢突變表型，其體干細胞在成年期發(fā)生性別轉變，為研究體細胞的性別維持以及體細胞-生殖細胞間通訊提供了一個(gè)合適的模型。作者前期發(fā)現JAK-STAT信號通路的關(guān)鍵效應因子和“性別開(kāi)關(guān)”Chronologically inappropriate morphogenesis (Chinmo)的非編碼突變（chinmoSex Transformation,chinmoST）誘導了CySCs的性別逆轉進(jìn)而導致雄性偏好的腫瘤發(fā)生。由于只有少量性別特異性體細胞標記物，無(wú)法全面解析隨時(shí)序發(fā)生轉分化的體干細胞的譜系軌跡以及不同體細胞和生殖細胞的分子特征。此外，Chinmo誘導的“性別轉變”體干細胞與本應“雄性”的生殖細胞之間的信號通訊又是否發(fā)生了變化呢？ ?圖2：野生型精巢、chinmoST突變型精巢和野生型卵巢示意圖，以及野生型和chinmoST突變型精巢染色圖圍繞上述問(wèn)題，作者對成年果蠅的多個(gè)發(fā)育時(shí)段的精巢進(jìn)行了單細胞RNA測序（scRNA-seq）來(lái)表征野生型和chinmoST突變精巢的轉錄組圖譜。作者鑒定了chinmoST特有的細胞群體，并檢測到了與表型相對應的轉錄組變化。通過(guò)比較分析野生型和chinmoST突變精巢之間的細胞間通訊網(wǎng)絡(luò )（Cell-cell communication network），發(fā)現包括胰島素信號通路在內的幾個(gè)體細胞-生殖細胞間信號通路在chinmoST突變精巢中發(fā)生了紊亂，其中胰島素信號通路從雌性化的CySCs到生殖細胞干細胞（GSCs）之間的信號傳導顯著(zhù)增強。Chinmo CUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）檢測分析揭示了Chinmo直接調控兩個(gè)雄性性別決定因子，doublesex（dsx）和fruitless（fru），以及胰島素信號通路的調控因子。進(jìn)一步的果蠅遺傳實(shí)驗確認了在chinmoST突變精巢中觀(guān)察到的配子發(fā)生障礙的部分原因是由于胰島素通路信號的失調。總之，研究表明體細胞維持性別是通過(guò)Chinmo介導的保守性別決定通路和胰島素信號通路共同促進(jìn)了正常的配子發(fā)生。 ?圖3：成年果蠅精巢單細胞數據圖，精巢細胞間的信號傳導，以及Chinmo靶基因示例 ?這一發(fā)現為體干細胞性別維持和單細胞水平上的體細胞-生殖細胞通訊的復雜機制提供了新的見(jiàn)解，為理解不孕癥背后的復雜機制提供了新的視角，強調了干細胞性別維持的不穩定性與睪丸腫瘤發(fā)生、生育能力受損之間的直接聯(lián)系。另外，作者前期還發(fā)現“性別開(kāi)關(guān)”Chinmo能被一些非編碼元件調節，在果蠅生殖干細胞中心行使調控干細胞性別和生殖系統腫瘤發(fā)生的功能，這也暗示著(zhù)非編碼調控在干細胞性別維持和性別偏好疾病發(fā)生過(guò)程中的重要作用。更為重要的是，許多疾病的發(fā)生發(fā)展具有明顯的性別偏向性，如自身免疫疾病、神經(jīng)系統疾病、心血管疾病、感染類(lèi)疾病（包括新冠肺炎COVID-19），甚至多種癌癥。傳統的疾病治療手段往往忽略了性別因素，有時(shí)會(huì )導致疾病治療效果表現出性別差異性響應。全面解析干細胞性別維持的分子機制及其介導的細胞間相互作用有望為性別偏好的疾病防治提供新的靶點(diǎn)。 ?中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所研究員馬晴和中山大學(xué)生命科學(xué)院教授徐錦為本文的共同通訊作者。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院助理研究員張睿，研究助理施佩瑜（原中山大學(xué)碩士研究生）為共同第一作者。本工作獲得了科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、廣東省合成基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室、深圳市合成基因組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室等多個(gè)項目的經(jīng)費支持。

2024-06-28

Cell Death & Disease丨陳宇/陳岳文團隊發(fā)現神經(jīng)核仁應激發(fā)生機制

研究團隊發(fā)現一種新的核仁組分coronin 2B，參與調控核糖體DNA（rDNA）的轉錄以及核仁應激發(fā)生過(guò)程。細胞核的核仁是真核生物中核糖體生成的主要場(chǎng)所，核糖體是蛋白質(zhì)合成的機器。核仁能夠快速調整自身結構和功能，以調節細胞內核糖體的數量，從而滿(mǎn)足不同生命活動(dòng)對蛋白質(zhì)合成的需求。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，核仁是一種能夠快速響應外界環(huán)境變化的高敏感細胞器。在缺氧、饑餓、氧化應激、紫外輻射、熱激等外界應激條件下，核仁會(huì )發(fā)生形態(tài)和功能的退化，并釋放大量的核糖體蛋白。這些游離的核糖體蛋白會(huì )嚴重干擾一些細胞核內的信號轉導途徑，導致細胞周期阻滯、凋亡等應激反應。核仁功能紊亂也常見(jiàn)于許多神經(jīng)退行性疾病中，如阿爾茨海默癥（AD）、帕金森癥（PD）、肌萎縮側索硬化癥（ALS）、前額葉癡呆（FTD）等。這些退行性疾病嚴重威脅到全球數十億老齡人口的健康。然而，核仁應激如何通過(guò)分子機制造成神經(jīng)細胞損傷，目前尚不完全清楚。文章上線(xiàn)截圖6月27日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認知與腦疾病研所/深港腦科學(xué)創(chuàng )新研究院陳宇/陳岳文課題組在Cell Death & Disease上在線(xiàn)發(fā)表了題為“Coronin 2B deficiency induces nucleolar stress and neuronal apoptosis”的研究論文。研究團隊發(fā)現一種新的核仁組分coronin 2B，參與調控核糖體DNA（rDNA）的轉錄以及核仁應激發(fā)生過(guò)程。在本項研究中，研究人員采用超分辨率單分子熒光顯微成像技術(shù)，分析coronin 2B蛋白在神經(jīng)元核仁中的定位情況，發(fā)現其主要富集在核仁的致密纖維組分（DFC），與調控rDNA轉錄的蛋白Upstream binding factor（UBF）共定位（圖1）。圖1. 超高分辨率顯微成像分析coronin 2B與核仁不同組分的共定位情況隨后，研究團隊進(jìn)一步發(fā)現coronin 2B能夠通過(guò)與UBF結合來(lái)調控rDNA轉錄起始復合物的組裝。在coronin 2B缺陷的情況下，UBF與rDNA轉錄起始復合物的組分以及rDNA啟動(dòng)子區域的結合能力明顯減弱，阻礙了rDNA轉錄起始復合物的組裝，進(jìn)而抑制rDNA轉錄水平，引發(fā)神經(jīng)元的核仁應激反應（圖2）。圖2. Coronin 2B結合于UBF，調控rDNA轉錄起始復合物的組裝最后，研究人員發(fā)現，coronin 2B缺失引發(fā)的核仁應激反應，會(huì )抑制p53蛋白的降解，從而導致細胞核內p53的過(guò)過(guò)度積累與激活，啟動(dòng)細胞凋亡程序，引發(fā)神經(jīng)元的死亡（圖3）。圖3. 敲減coronin 2B導致神經(jīng)元內p53蛋白過(guò)渡積累與激活，啟動(dòng)細胞凋亡綜上所述，本項研究發(fā)現了一種維持神經(jīng)元存活的關(guān)鍵核仁組分coronin 2B,解析了其參與調控rDNA轉錄以及核仁應激發(fā)生的分子機理（圖4），為探究神經(jīng)系統核仁應激發(fā)生的分子機制及其引發(fā)神經(jīng)退化的機理提供新的線(xiàn)索。本研究不僅增進(jìn)了人們對rDNA轉錄調控機制的理解，也將有助于發(fā)展基于核仁應激調控的新型神經(jīng)退行病變干預策略。圖4. Coronin 2B調控神經(jīng)元核仁應激反應的分子機制示意圖中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院陳宇研究員、陳岳文副研究員為該論文的共同通訊作者，助理研究員吳紅姣為論文第一作者。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為第一通訊單位。本研究受到國家自然科學(xué)基金委（NSFC）-香港RGC聯(lián)合基金、廣東省粵深聯(lián)合基金團隊項目以及深圳市科創(chuàng )委重點(diǎn)項目等研究計劃的資助。

2024-07-02

紅頭羊新品種培育工作取得階段性研究進(jìn)展

6月27日，中國科學(xué)院A類(lèi)先導專(zhuān)項創(chuàng )建生態(tài)草牧業(yè)科技體系在呼倫貝爾農墾集團呼倫貝爾羊種羊場(chǎng)召開(kāi)了紅頭羊新品種群鑒定會(huì )，對由呼倫貝爾農墾集團與中國科學(xué)院等相關(guān)單位共同培育的紅頭羊新品種群進(jìn)行評審鑒定。6月27日，中國科學(xué)院A類(lèi)先導專(zhuān)項“創(chuàng )建生態(tài)草牧業(yè)科技體系”在呼倫貝爾農墾集團呼倫貝爾羊種羊場(chǎng)召開(kāi)了紅頭羊新品種群鑒定會(huì )，對由呼倫貝爾農墾集團與中國科學(xué)院等相關(guān)單位共同培育的紅頭羊新品種群進(jìn)行評審鑒定。呼倫貝爾農墾集團公司黨委委員、董事牟春雨，集團公司畜牧林草部和哈達圖農牧場(chǎng)公司有關(guān)負責同志及相關(guān)技術(shù)人員，內蒙古自治區農牧業(yè)技術(shù)推廣中心農墾經(jīng)濟發(fā)展處有關(guān)領(lǐng)導，以及中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)所譚支良研究員和生態(tài)草牧業(yè)科技生態(tài)草牧業(yè)團隊成員參加了鑒定會(huì )。會(huì )議邀請內蒙古農業(yè)大學(xué)教授、國家畜禽遺傳資源委員會(huì )羊專(zhuān)業(yè)委員會(huì )委員張燕軍，內蒙古自治區農牧業(yè)科學(xué)院研究員、國家肉羊產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家金海，內蒙古自治區農牧業(yè)科學(xué)院榮威恒研究員，華中農業(yè)大學(xué)教授、國家肉羊體系育種功能研究室主任姜勛平等5位專(zhuān)家組成鑒定專(zhuān)家組。中國科學(xué)院亞熱帶農業(yè)生態(tài)研究所賀志雄研究員代表項目團隊，從八個(gè)方面對紅頭羊新品種群的育種技術(shù)工作進(jìn)行了匯報。鑒定專(zhuān)家通過(guò)現場(chǎng)考察、查閱資料、聽(tīng)取匯報和質(zhì)詢(xún)，一致認為紅頭羊新品種群具備新品種培育的基礎，并從提高生長(cháng)性能和繁殖性能，擴大種群數量方面為后期的品種培育提出建議。紅頭羊新品種群是近年來(lái)呼倫貝爾農墾集團與中國科學(xué)院草牧業(yè)團隊經(jīng)多年連續培育形成的紅頭、體格大、外貌特征一致、生長(cháng)發(fā)育快、生產(chǎn)性能好的新品種群，目前已組建形成存欄3000余只規模的群體。該新品種群的建立為呼倫貝爾肉羊良種繁育體系建設提供有力保障。現場(chǎng)鑒定?技術(shù)匯報與專(zhuān)家質(zhì)詢(xún)

2024-07-01

廣州健康院發(fā)現內涵體上GPCR-G蛋白信號轉導的分子調控新機制

中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院研究團隊揭示了分選轉運蛋白SNX25通過(guò)氧化還原依賴(lài)的方式調控內涵體GPCR-G蛋白信號轉導的分子機制。相關(guān)研究以“Redox-Modulated SNX25 as a Novel Regulator of GPCR-G Protein Signaling from Endosomes”為題在線(xiàn)發(fā)表于氧化還原領(lǐng)域權威期刊Redox Biology.中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院研究團隊揭示了分選轉運蛋白SNX25通過(guò)氧化還原依賴(lài)的方式調控內涵體GPCR-G蛋白信號轉導的分子機制。相關(guān)研究以“Redox-Modulated SNX25 as a Novel Regulator of GPCR-G Protein Signaling from Endosomes”為題在線(xiàn)發(fā)表于氧化還原領(lǐng)域權威期刊Redox Biology.最近十幾年來(lái)，越來(lái)越多的研究表明，GPCR與G蛋白偶聯(lián)的信號轉導不僅可以發(fā)生在細胞質(zhì)膜上，也可以發(fā)生在細胞內的內涵體上。內涵體上GPCR-G信號轉導與癌癥、骨骼發(fā)育、神經(jīng)興奮和糖尿病等生理和病理過(guò)程密切相關(guān)。RGS蛋白(G蛋白信號轉導調節因子)能激活Gα亞基的GTP水解酶活性，促進(jìn)Gα亞基的失活，從而終止G蛋白信號轉導。 RGS蛋白對質(zhì)膜上GPCR-G蛋白信號轉導的調控作用被廣泛報道。但內涵體上GPCR-G蛋白信號轉導的調控機制，尤其是內涵體上G蛋白信號終止的分子機制，仍有待進(jìn)一步研究。研究團隊利用免疫沉淀-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)和熒光共定位等實(shí)驗方法，發(fā)現SNX25的PX結構域能結合一些經(jīng)典的RGS蛋白，包括RGS2、RGS4、RGS8和RGS17。通過(guò)結構生物學(xué)和細胞生物學(xué)實(shí)驗，研究團隊發(fā)現SNX25與RGS蛋白的相互作用主要依賴(lài)SNX25-PX結構域中C566與RGS蛋白N端半胱氨酸形成的分子間二硫鍵，且該相互作用受氧化還原的調控。通過(guò)熒光共定位實(shí)驗，團隊進(jìn)一步發(fā)現PXA和PXC結構域可以介導SNX25靶向內涵體。通過(guò)招募經(jīng)典RGS蛋白到內涵體，SNX25可以促進(jìn)內涵體上Gαi/q蛋白的失活，最終抑制內涵體上GPCR-Gi/q偶聯(lián)的信號轉導（圖1）。此外，團隊還發(fā)現SNX25/RGS復合物不僅可以結合激活型Gi/q?(GTP結合態(tài))，也可以結合失活型Gi/q?(GDP結合態(tài))。通過(guò)將失活型Gi/q?募集到內涵體上， SNX25/RGS蛋白復合物還可以抑制質(zhì)膜上GPCR- Gi/q信號轉導。廣州健康院博士后張玉龍和碩士研究生余致君為共同第一作者，徐進(jìn)新研究員和劉勁松客座研究員為共同通訊作者。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金面上項目和呼吸疾病全國重點(diǎn)實(shí)驗室自主課題等項目的支持。論文鏈接圖1 SNX25調控GPCR-G蛋白信號轉導的分子機制

2024-06-25

新型半人工光合涂層材料有望應用新能源領(lǐng)域

大自然中的植物樹(shù)葉能通過(guò)光合作用將光能轉化為化學(xué)能，釋放出氧氣，固定二氧化碳。而人工光合作用可以通過(guò)厚度僅幾微米的導電細菌生物被膜層就能實(shí)現，這是真的嗎？近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所研究員鐘超團隊與上海科技大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院研究員馬貴軍團隊在《科學(xué)進(jìn)展》上聯(lián)合發(fā)表最新研究。文章上線(xiàn)截圖原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adn6211研究人員提出了一種新型的半人工Z-scheme光合作用涂層，以模擬自然過(guò)程并提高光能轉換效率，并依托工程化大腸桿菌生物被膜，成功開(kāi)發(fā)了共形貼附導電生物被膜。這種穩定、可持續規模化生產(chǎn)的半人工Z-scheme涂層，不僅推動(dòng)了活體能源材料在可持續清潔能源方面的應用，同時(shí)也為生物整合系統設計提供了參考意義。該研究中，鐘超研究員和馬貴軍研究員為共同通訊作者，深圳先進(jìn)院副研究員王新宇和上海科技大學(xué)博士畢業(yè)生張博楊為論文共同第一作者。深圳先進(jìn)院為該研究第一單位。新型半人工雜化涂層，實(shí)現完全水分解光催化全解水是一項重要的綠色能源轉換技術(shù)，光催化劑在光照條件下,將水分解為氫氣和氧氣，在環(huán)境可持續發(fā)展和新能源等領(lǐng)域具有重要意義。近年來(lái)，盡管許多研究團隊正致力于全解水技術(shù)的研究，但目前仍然缺乏高效、穩定、可持續的方法。 “人工合成的半導體材料具備優(yōu)異的可見(jiàn)光吸收能力，可以突破自然光合作用的效率限制。通過(guò)整合生物材料和無(wú)機半導體兩種材料的優(yōu)勢，可以實(shí)現光催化產(chǎn)氫、固碳、固氮等應用。”鐘超介紹。在該研究中，兩個(gè)團隊合作提出結合導電生物被膜與無(wú)機光催化材料各自的優(yōu)勢，采用層層沉積技術(shù)，成功構建了一個(gè)穩定且可持續的半人工光合雜化Z-scheme涂層，旨在利用光能高效驅動(dòng)高附加值化學(xué)品的合成。研究人員首先通過(guò)滴涂法，將具有可見(jiàn)光吸收特性和高光催化活性的兩種催化劑涂覆于玻璃上，制備了光催化劑混合物涂層；隨后通過(guò)培養“細菌種子”，在涂層表面進(jìn)行大腸桿菌生物被膜的原位生長(cháng)；由于細菌本身不具備導電性，需要再利用原位聚合的方式制備導電生物被膜，通過(guò)化學(xué)修飾使其獲得導電能力。 “在半人工Z-scheme涂層中，細菌形成的生物被膜則充當著(zhù)導電介質(zhì)的作用，能促進(jìn)電子在涂層中的傳遞。”王新宇介紹。為了理解微觀(guān)尺度下的電荷分離效果，研究人員通過(guò)光輔助的開(kāi)爾文探針力顯微鏡觀(guān)察到，在光照條件下，涂層的電荷分離和遷移能力顯著(zhù)增強；同時(shí)產(chǎn)物中氫氣和氧氣的比例穩定維持在2:1，與水分子的化學(xué)組成一致，驗證了光催化全解水實(shí)驗結果的有效性。實(shí)現規模化制備，應用領(lǐng)域廣泛研究團隊介紹，這種半人工雜化涂層的制備方案簡(jiǎn)單，易于規模化制備。他們在不同面積尺寸的雜化涂層測試了光催化全解水，發(fā)現催化效率基本保持不變，證實(shí)了基于生物被膜的半人工雜化Z-scheme涂層的規模化生產(chǎn)潛力。此外，這一涂層在不同壓力下表現出了卓越耐受性。即便在常壓條件下，其催化效率也能保持穩定，有效避免了金屬導電材料在逆反應中常見(jiàn)的催化效率下降的問(wèn)題。研究結果表明，該涂層在連續運行100小時(shí)后，催化效率未見(jiàn)衰減，且材料結構保持完好，顯示出了優(yōu)異的長(cháng)期穩定性。此外，研究團隊制備的共形貼附的導電生物被膜，在液體環(huán)境和空氣環(huán)境下均具備良好的導電性能，這一發(fā)現不僅為光催化應用提供了新的材料選擇，同時(shí)也為電子器件和其他設備的創(chuàng )新開(kāi)辟了潛在的應用前景。更有意思的是，按照這種方案制備的半人工Z-scheme雜化涂層不僅能夠被輕松揭起形成獨立的自支撐膜，而且還展現出了較強的機械穩定性。工程活體材料因其在醫療、環(huán)境和能源等領(lǐng)域的應用潛力而日益受到全球關(guān)注。王新宇介紹：“我們團隊聚焦利用合成生物技術(shù)開(kāi)發(fā)活材料并拓展其應用，活體能源材料是重要的研究方向之一。與傳統能源材料相比，半人工Z-scheme雜化涂層這類(lèi)材料有望實(shí)現能源的轉化與存儲，具有獨特的生物活性和可持續性”。研究團隊介紹，半人工Z-scheme雜化涂層中尚存在部分難以降解循環(huán)的合成無(wú)機材料，在處理小型電子器件等低收益廢棄物時(shí)，長(cháng)期直接填埋可能會(huì )對生態(tài)環(huán)境造成持續壓力。未來(lái)，團隊將致力于研發(fā)全生物降解體系，并計劃進(jìn)一步利用太陽(yáng)光驅動(dòng)的化學(xué)反應，開(kāi)發(fā)在產(chǎn)氫、固氮或固碳等環(huán)境可持續的應用功能。人工Z-scheme涂層示意圖研究團隊供圖

2024-06-25

Chemical Reviews｜半人工光合系統中的能量流動(dòng)

6月21日，科學(xué)家在國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊Chemical Reviews聯(lián)合在線(xiàn)發(fā)表綜述文章“Revisiting solar energy flow in nanomaterial-microorganism hybrid systems”。文章從系統層面論述了納米材料-微生物雜合體系捕獲太陽(yáng)能并轉化為化學(xué)能的過(guò)程與機理，對該體系相關(guān)研究的重要進(jìn)展和面臨的挑戰進(jìn)行了分析與總結，對未來(lái)發(fā)展方向和潛在應用領(lǐng)域進(jìn)行了思考與展望。6月21日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合成生物學(xué)研究所材料合成生物學(xué)研究中心（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“深圳先進(jìn)院合成所材料中心”）王博團隊、高翔團隊和鐘超團隊在國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊Chemical Reviews聯(lián)合在線(xiàn)發(fā)表綜述文章“Revisiting solar energy flow in nanomaterial-microorganism hybrid systems”。文章從系統層面論述了納米材料-微生物雜合體系捕獲太陽(yáng)能并轉化為化學(xué)能的過(guò)程與機理，對該體系相關(guān)研究的重要進(jìn)展和面臨的挑戰進(jìn)行了分析與總結，對未來(lái)發(fā)展方向和潛在應用領(lǐng)域進(jìn)行了思考與展望。文章上線(xiàn)截圖王博團隊此前曾發(fā)表綜述對半人工光合領(lǐng)域進(jìn)展進(jìn)行了回顧與展望（Energy Environ. Sci. 2022,15,529-549.)，本篇文章針對該領(lǐng)域進(jìn)行了更深層次認識、思考與總結。當今社會(huì )對于對可持續發(fā)展的需求正在不斷提升。半人工光合系統是近年來(lái)出現的多樣化利用太陽(yáng)光能的策略之一。該系統兼具自然與人工光合系統的優(yōu)勢（圖1），在清潔能源生產(chǎn)、碳減排、綠色化學(xué)品生產(chǎn)等領(lǐng)域具有不可忽視的潛在價(jià)值。相比之下，基于半導體納米材料-微生物活細胞雜合體系（Nanomaterial-microbial hybrid system,NMHS）構建的半人工光合系統最具發(fā)展潛力。圖1. 自然光合作用、半人工光合作用和人工光合作用的主要特征以及各自?xún)?yōu)勢。雖然相關(guān)研究進(jìn)展迅速，絕大多數NMHS成功實(shí)例都因為能量轉換效率欠佳而無(wú)法投入實(shí)際應用。造成這一現象的主要原因是對NMHS復雜且瞬態(tài)的內在能量流動(dòng)過(guò)程缺乏系統性了解與分析，從而難以著(zhù)手進(jìn)行系統設計與優(yōu)化。在這篇綜述中，研究團隊通過(guò)梳理NMHS內部能量流動(dòng)過(guò)程（光能捕獲-跨膜能量傳遞-能量轉化），針對當前研究面臨的挑戰并提出合理的優(yōu)化方案。在光能捕獲階段，半導體納米材料吸收光子能量激發(fā)光電子。光電子被微生物細胞直接或間接用于驅動(dòng)化學(xué)品生產(chǎn)。納米材料的能帶結構決定了材料的捕光范圍和光電子的催化活性（圖2）。對于這一階段的優(yōu)化策略應綜合考慮光照條件和材料的生物安全性，對包括調節材料能帶結構以?xún)?yōu)化捕光范圍和催化活性，強化材料和細胞的光耐受水平以適應更高的光強，以及優(yōu)化納米材料的生物安全性以降低其對微生物的損害。在跨膜能量傳遞階段，納米材料捕獲的光能需要跨越細胞膜進(jìn)入胞內驅動(dòng)代謝反應。該階段優(yōu)化工作應充分關(guān)注材料與細胞的結合方式（胞外懸浮、表面貼附、進(jìn)入胞內）和能量跨膜傳遞模式（電子直接傳遞、借助電子介體或氫氣等）。優(yōu)化策略包括構建人工傳遞途徑實(shí)現高效能量跨膜，強化材料和細胞的結合程度（貼附或胞內富集），緩解胞內材料對微生物活性的影響，以及構建胞內材料和目標酶之間的特異性親和力。在能量轉化階段，微生物細胞通過(guò)酶催化將光能轉換并儲存為產(chǎn)物分子的化學(xué)鍵能。驅動(dòng)關(guān)鍵代謝途徑的目標酶可以從輔因子（NAD(P)H或ATP）、納米材料或載體獲取能量。該階段的優(yōu)化策略應著(zhù)眼于降低能量耗散，包括強化微生物對輔因子的利用效率，強化整微生物對特異性載體（比如H2和甲酸）的代謝活性，以及構建材料和目標酶之間的高特異性能量傳遞與轉化途徑。圖2. 典型NMHS當中半導體納米材料的能帶結構。研究團隊還從系統性角度分析了當前NMHS所面臨的挑戰并提出了相應的應對方案，包括利用現代儀器分析技術(shù)、合成生物學(xué)、高通量與自動(dòng)化、機器學(xué)習和人工智能等最新技術(shù)實(shí)現從機理解析、系統設計、實(shí)驗操作到數據分析的全流程高效運行（圖3）。圖3. 系統性?xún)?yōu)化NMHS當中能量流動(dòng)的策略。NMHS有潛力成為太陽(yáng)能驅動(dòng)生產(chǎn)化學(xué)品的清潔平臺，這對于推動(dòng)能源結構轉型和實(shí)現人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展至關(guān)重要。通過(guò)本篇綜述，研究團隊回顧了該領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展，明確了NMHS后續發(fā)展所面臨的挑戰，提出了系統級別的解決方案和優(yōu)化策略。以合成生物學(xué)技術(shù)為代表的現代科技手段可以在提高產(chǎn)品價(jià)值、豐富產(chǎn)物多樣性和優(yōu)化微生物生產(chǎn)效率等關(guān)鍵環(huán)節賦能NMHS，從而有效推動(dòng)系統的持續迭代進(jìn)化。一套具有實(shí)際應用價(jià)值的NMHS需要有機整合并充分協(xié)調所有有利因素，而高效能量流動(dòng)的成功實(shí)現是NMHS能從實(shí)驗室邁向工業(yè)生產(chǎn)的基石。深圳先進(jìn)院合成所材料中心研究員鐘超、副研究員王博、副研究員高翔，以及助理研究員曾翠平為本文的共同通訊作者。深圳先進(jìn)院合成所材料中心助理研究員梁俊，香港中文大學(xué)化學(xué)系博士肖可蒙，深圳先進(jìn)院合成所材料中心副研究員王新宇為共同第一作者。深圳先進(jìn)院合成所材料中心助理研究員侯天鳳對本文撰寫(xiě)也做出重要貢獻。本工作獲得了科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、深圳市材料合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室、廣東省基礎與應用基礎研究基金、深圳市自然科學(xué)基金、深圳合成生物學(xué)創(chuàng )新研究院等項目的經(jīng)費支持。

2024-06-24

JACS | Glut1介導用于靶向蛋白降解的溶酶體嵌合體技術(shù)

靶向蛋白質(zhì)降解技術(shù)在生物醫學(xué)領(lǐng)域具有巨大潛力，尤其是在治療腫瘤和其他蛋白質(zhì)相關(guān)疾病方面。利用分子膠和PROTAC技術(shù)降解細胞內蛋白的研究處于領(lǐng)先地位，而通過(guò)溶酶體途徑降解膜蛋白和胞外蛋白及其它大分子的研究仍處于臨床前階段。可利用靶點(diǎn)的匱乏極大地限制了技術(shù)的進(jìn)步，因此探索新的、潛在有效的溶酶體靶向降解策略至關(guān)重要。靶向蛋白質(zhì)降解技術(shù)在生物醫學(xué)領(lǐng)域具有巨大潛力，尤其是在治療腫瘤和其他蛋白質(zhì)相關(guān)疾病方面。利用分子膠和PROTAC技術(shù)降解細胞內蛋白的研究處于領(lǐng)先地位，而通過(guò)溶酶體途徑降解膜蛋白和胞外蛋白及其它大分子的研究仍處于臨床前階段。可利用靶點(diǎn)的匱乏極大地限制了技術(shù)的進(jìn)步，因此探索新的、潛在有效的溶酶體靶向降解策略至關(guān)重要。6月20日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫藥所耿晉團隊在Journal of the American Chemical Society上發(fā)表了題為“Lysosome Targeting Chimaeras for Glut1-Facilitated Targeted Protein Degradation”的研究成果。這項工作創(chuàng )新性地利用葡萄糖轉運蛋白Glut1作為溶酶體靶向受體，設計了Glut1促進(jìn)溶酶體降解（GFLD）策略。通過(guò)可逆加成-斷裂鏈轉移（RAFT）聚合制備了潛在的Glut1配體，并通過(guò)生物正交反應合成了抗體-糖寡聚物共軛物，將其作為溶酶體靶向蛋白降解分子，用于治療PD-L1高表達的三陰性乳腺癌。本研究證明了葡萄糖轉運體Glut1作為一種溶酶體靶向受體，在生物醫學(xué)領(lǐng)域有著(zhù)更廣泛應用的潛力。文章上線(xiàn)截圖鑒于糖轉運蛋白對采用吡喃糖環(huán)椅構型的戊糖和己糖的D-立體異構體（如D-葡萄糖、D-半乳糖）具有很強的特異性，研究團隊選擇以D-葡萄糖和D-半乳糖為基礎制備了帶丙烯酰胺的糖單體，并進(jìn)一步通過(guò)可逆加成斷裂鏈轉移（RAFT）聚合制備了五種含糖寡聚物。五種寡聚物隨后被作為候選的葡萄糖轉運蛋白Glut1配體進(jìn)行了體外實(shí)驗，包括用Glut1蛋白和五種糖鏈進(jìn)行分子對接與計算模擬、結合親和力測試，并通過(guò)細胞實(shí)驗篩選出細胞攝取量高的配體來(lái)合成溶酶體靶向嵌合體分子。圖1. 有潛力的Glut1配體的表征由于人源三陰性型乳腺癌細胞系MDA-MB-231和MCF-7具有Glut1高表達的特點(diǎn)，因此本研究以之為細胞模型開(kāi)展體外實(shí)驗。體外篩選分為三個(gè)部分，先通過(guò)細胞流式實(shí)驗比較細胞對五種候選配體的攝取情況，結果表明Gal6，Gal4Glc2和Glc6這三種糖寡聚物的內化程度較高，通過(guò)激光掃描共聚焦顯微鏡觀(guān)察上述三種配體與溶酶體的共定位情況，發(fā)現攝取量高的三種糖寡聚物內化進(jìn)入細胞后與溶酶體的共定位程度也較高。鑒于這一結果推測這三種糖寡聚物的內化途徑與溶酶體相關(guān)，因此團隊進(jìn)一步通過(guò)細胞流式實(shí)驗探究配體的攝取途徑，證明了糖寡聚物在細胞中的攝取是通過(guò)溶酶體途徑且與Glut1相關(guān)。綜合上述細胞實(shí)驗結果，研究團隊篩選出了有潛力的Glut1配體Gal6，Gal4Glc2和Glc6進(jìn)行下一步的溶酶體靶向嵌合體分子合成。圖2. 在MDA-MB-231細胞系中篩選Glut1配體研究團隊以MDA-MB-231細胞系高表達的免疫檢查點(diǎn)PD-L1為目標蛋白，選取內化有限的PD-L1抗體Avelumab進(jìn)行Ave-糖寡聚物共軛物分子的合成。通過(guò)三個(gè)經(jīng)典的正交反應將篩選出的有潛力的Glut1配體Gal6、Gal4Glc2和Gal6分別連接到抗體Avelumab上，得到三種有潛力的溶酶體靶向嵌合體分子。通過(guò)CCK8檢測法評估了三種Ave-糖寡聚物共軛物分子對MDA-MB-231細胞的毒性作用，確保細胞中PD-L1的減少并非由于A(yíng)ve-糖綴合物分子的細胞毒性引起。隨后通過(guò)免疫印跡法和免疫熒光檢測驗證了三種Ave-糖綴合物都是有潛力的能適度降解PD-L1的蛋白降解劑，其中Ave-Gal6的降解效果最佳。圖3. Ave-糖寡聚物共軛物的蛋白質(zhì)降解活性具有濃度依賴(lài)性此外，免疫印跡檢測的結果顯示PD-L1和Glut1的蛋白表達量隨處理時(shí)間的延長(cháng)具有一致的變化趨勢，對此研究團隊認為在逆轉運復合體的作用下，Glut1有從溶酶體逃逸并返回細胞膜表面的行為，進(jìn)而引發(fā)PD-L1-Ave-糖寡聚物-Glut1復合物也被帶回到膜上，導致PD-L1蛋白的降解效果尚有提升空間。團隊進(jìn)一步探討了Ave-糖綴合物降解 PD-L1蛋白的降解機制是否與糖寡聚物內化進(jìn)入細胞的途徑相關(guān)，免疫印跡實(shí)驗結果顯示Ave-糖寡聚物共軛物分子降解PD-L1蛋白是通過(guò)溶酶體途徑介導，并且揭示了Glut1在此策略中扮演了重要角色，相信葡萄糖轉運蛋白Glut1將在未來(lái)的靶向蛋白降解技術(shù)中得到更廣泛的應用。圖4. Ave-糖寡聚物共軛物靶向蛋白降解效率隨時(shí)間的變化情況及其降解機制綜上所述，本研究成功開(kāi)發(fā)了基于溶酶體靶向嵌合體技術(shù)的蛋白質(zhì)降解劑，為腫瘤治療提供了新的治療思路，并成功驗證了葡萄糖轉運蛋白Glut1是一種適用于蛋白質(zhì)降解技術(shù)的溶酶體靶向受體，創(chuàng )新性地提出了Glut1促進(jìn)溶酶體途徑的蛋白降解（GFLD）策略，用于靶向降解膜蛋白，為蛋白質(zhì)降解技術(shù)的發(fā)展鋪平了道路。目前，很多蛋白結合力好但內化效果欠佳的抗體無(wú)法充分發(fā)揮價(jià)值，利用Glut1促進(jìn)溶酶體途徑的蛋白降解策略有望在不久的將來(lái)改善這些抗體的內化效果，預計這將大大推進(jìn)抗體偶聯(lián)藥物的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，拓展抗體在醫學(xué)領(lǐng)域的應用場(chǎng)景，并提高臨床轉化率。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院耿晉研究員為本文的通訊作者，碩士研究生羅錦妍和高權博士為文章共同第一作者。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院國際合作項目的支持。

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