聂舟教授团队在核酸生物成像及细胞调控领域取得系列重要进展(图文)

最近，我校化学化工学院、化学生物传感与计量学国家重点实验室聂舟教授研究团队及其合作者在核酸生物成像及细胞调控领域取得系列重要进展，相关研究成果分别发表在J. Am. Chem. Soc, Angew. Chem. Int. Ed和Nano Lett等国际化学顶尖期刊上。

图1 基于新型G-四联体荧光探针的HCV病毒RNA点亮系统

丙型肝炎病毒（HCV）具有极强的致病性和感染性，严重威胁着人类的生命健康。开发可视化监测HCV在宿主细胞中生命周期的方法，将为深入研究HCV在宿主细胞中的生理行为及致病机理研究提供有效的手段。该团队及合作者针对常见的HCV 2a亚型，以病毒RNA基因组序列中高度保守的二级结构—G-四联体为靶点，设计合成新型G-四联体荧光探针ThT-NE，建立了病毒RNA基因组活细胞荧光成像新方法（图1）。该方法无需复杂的遗传改造或化学修饰，即可实现活细胞中病毒RNA基因组亚细胞时空分布信息获取，以及临床分离HCV病毒株增殖过程监测，为病毒生物学、医学诊断及药物发展提供了强有力的新工具。相关研究成果以“Lighting up the Native Viral RNA Genome with a Fluorogenic Probe for the Live-Cell Visualization of Virus Infection”为题发表在《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc., doi: 10.1021/jacs.8b10265, IF = 14.357）上。化学化工学院博士研究生骆星宇为该论文第一作者，生物学院薛斌斌博士和化学化工学院博士研究生冯光富为共同第一作者，聂舟教授和生物学院朱海珍教授为共同通讯作者。

图2 基于DNA和辅基的比率型细胞膜传感器的构建策略和工作原理

细胞膜微环境与细胞信号转导、黏附和增殖分化等生理过程密切相关，因此可视化分析细胞与微环境之间的相互作用有助于加深我们对相关生理和病理过程的理解和认识。该团队以核酸和人工合成的辅基为模块，构建基于DNA的模块化比率型细胞膜传感器，实现了细胞膜微环境中内源性SO₂衍生物和NO等信号分子的活细胞成像分析（图2）。该团队发展的模块化策略综合了核酸分子和小分子探针的优点，为构建比率型细胞膜传感器提供了一个通用的方法，同时也为生物医学研究和疾病诊断提供了新工具。该研究成果以“Engineering of Nucleic Acids and Synthetic Cofactors as Holo Sensors for Probing Signaling Molecules in the Cellular Membrane Microenvironment”为题发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.201901320, IF = 12.102）上，并被选为Very Important Paper （Top 5%）。化学化工学院博士研究生冯光富为该论文第一作者，博士研究生骆星宇为共同第一作者，聂舟教授和雷春阳助理教授为共同通讯作者。

图3 近红外光激活DNA激动剂纳米装置远程控制活体动物细胞信号和行为

此外，该团队还在前期研究工作基础（Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 10226）上，进一步发展了一种近红外光激活DNA激动剂纳米装置，成功实现活体深层组织内的细胞信号、表型和行为的精准调控（图3），为再生医学治疗策略提供了一种可在活体深层组织实现外源调控的多功能平台。相关研究成果以“Near-Infrared Light-Activated DNA-Agonist Nanodevice for Nongenetically and Remotely Controlled Cellular Signaling and Behaviors in Live Animals”为题发表在《纳米快报》（Nano Lett., doi: 10.1021/acs.nanolett.9b00421, IF = 12.080）上。硕士研究生王苗为该论文第一作者，聂舟教授和生物学院王洪辉副教授为共同通讯作者。

以上研究工作是我校化学化工学院与生物学院教师通过跨学科合作在交叉领域所取得最新成果。研究过程中还得到沈阳药科大学林斌副教授、中山大学谭嘉恒教授、武汉大学章晓联教授和加州大学圣地亚哥分校Pradipta Ghosh教授等的帮助。上述研究工作得到国家自然科学基金杰出青年基金项目、面上项目，国家科技重大专项等项目的资助。

全文链接：

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b10265;

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201901320;

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00421

责任编辑：文亦佳

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