產(chǎn)品中心 應(yīng)用方案 技術(shù)文摘質(zhì)量保證產(chǎn)品選型 下載中心業(yè)內(nèi)動(dòng)態(tài) 選型幫助 品牌介紹 產(chǎn)品一覽 聯(lián)系我們
- 熒光氨基酸傳感器實(shí)時(shí)追蹤細(xì)胞動(dòng)態(tài)變化
- 來源：萊斯大學(xué) 發(fā)表于 2025/10/27
LAT 候選物篩選圖。來源：《自然通訊》（2025 年），DOI：10.1038/s41467-025-64448-1
萊斯大學(xué)的研究人員通過基因工程改造活細(xì)胞，使其能利用第 21 種氨基酸實(shí)時(shí)發(fā)出熒光以標(biāo)記蛋白質(zhì)變化，為觀測細(xì)胞內(nèi)部動(dòng)態(tài)提供了新方法。該技術(shù)在細(xì)菌、人類細(xì)胞及活體腫瘤模型中均能有效發(fā)揮作用，有望讓癌癥等復(fù)雜疾病的研究更具倫理可行性。
相關(guān)研究成果已發(fā)表于《自然・通訊》期刊。
攻克生物學(xué)領(lǐng)域長期難題
這一突破解決了生物學(xué)領(lǐng)域長期存在的一項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：在活體內(nèi)追蹤蛋白質(zhì)的細(xì)微變化 —— 即所謂的翻譯后修飾（PTMs）。這類修飾如同 “開關(guān)”，調(diào)控著細(xì)胞生長、衰老、疾病發(fā)生等多種生理過程。研究團(tuán)隊(duì)并未采用破壞細(xì)胞或其他干擾性技術(shù)，而是通過基因工程讓細(xì)胞合成一種具有熒光特性的賴氨酸；當(dāng)上述 “開關(guān)” 被激活時(shí)，熒光信號(hào)可實(shí)時(shí)顯現(xiàn)，為科學(xué)家觀察生命活動(dòng)的內(nèi)在機(jī)制提供了全新視角。
“這套系統(tǒng)讓我們得以看見活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的‘隱形舞蹈’。” 該研究的通訊作者、萊斯大學(xué)化學(xué)、生物工程與生物科學(xué)教授，同時(shí)也是德克薩斯州癌癥預(yù)防與研究中心學(xué)者的肖涵（Han Xiao）表示，“通過為細(xì)胞配備合成并感知這種新型氨基酸的工具，我們打開了一扇直接觀察翻譯后修飾如何在活體動(dòng)物中驅(qū)動(dòng)生物學(xué)過程的窗口。”
發(fā)色團(tuán)驗(yàn)證概念可行性
該研究的最初設(shè)想基于一個(gè)假設(shè)：讓細(xì)胞具備自主合成并利用第 21 種氨基酸的能力，其效果將優(yōu)于傳統(tǒng)方法 —— 傳統(tǒng)方法需向細(xì)胞提供大量人工合成的標(biāo)記物。
研究團(tuán)隊(duì)首先篩選并利用特定酶，在細(xì)胞內(nèi)部合成乙酰賴氨酸；隨后通過基因工程改造細(xì)菌與人類細(xì)胞，使其能將乙酰賴氨酸精準(zhǔn)整合到蛋白質(zhì)的特定位點(diǎn)。當(dāng)翻譯后修飾發(fā)生（即修飾基團(tuán)添加或移除）時(shí)，熒光蛋白或酶等報(bào)告蛋白會(huì)發(fā)出熒光，這一現(xiàn)象驗(yàn)證了該系統(tǒng)在實(shí)時(shí)追蹤中的有效性。
“這種創(chuàng)新方法超越了以往的技術(shù)路徑 —— 它無需添加外源化學(xué)物質(zhì)，就能讓我們觀察到活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)自然發(fā)生的變化。” 肖涵補(bǔ)充道。
翻譯后修飾與癌癥研究應(yīng)用
為驗(yàn)證該技術(shù)的實(shí)用價(jià)值，研究人員利用這種傳感器研究了去乙酰化酶 SIRT1—— 這是一種翻譯后修飾調(diào)控因子，已知參與炎癥調(diào)節(jié)，但其在癌癥生物學(xué)中的作用長期存在爭議。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制 SIRT1 可阻斷其酶活性，但與部分預(yù)期相反，這并未阻礙特定細(xì)胞系中的腫瘤生長。
“在活體組織內(nèi)觀察到乙酰化事件觸發(fā)的熒光信號(hào)，這一過程令人振奮。” 肖涵表示，“它讓原本不可見的蛋白質(zhì)調(diào)控世界變得清晰可察，為研究疾病機(jī)制與藥物作用開辟了新可能。”
廣泛應(yīng)用前景與未來展望
這種經(jīng)基因工程改造的細(xì)胞，有望改變科學(xué)家在衰老、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等領(lǐng)域研究翻譯后修飾的方式。由于該技術(shù)可在活體內(nèi)發(fā)揮作用，因此能實(shí)時(shí)追蹤疾病進(jìn)展或治療效果；同時(shí)，其基于熒光信號(hào)的檢測方式，非常適合針對(duì)翻譯后修飾調(diào)控酶開展大規(guī)模藥物篩選。
未來，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃對(duì)該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，將其應(yīng)用于其他類型的翻譯后修飾研究或人類來源的類器官系統(tǒng)，進(jìn)一步提升該平臺(tái)在個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值，并為深入理解細(xì)胞調(diào)控機(jī)制提供更多線索。
“借助這種活體傳感器技術(shù)，我們的研究為觀測翻譯后修飾的動(dòng)態(tài)變化提供了創(chuàng)新工具。它能將不可見的分子信號(hào)轉(zhuǎn)化為可觀測的生物學(xué)過程，有望重塑我們對(duì)蛋白質(zhì)調(diào)控異常相關(guān)疾病的認(rèn)知與治療方式。” 該研究的第一作者、萊斯大學(xué)博士后研究員胡宇（Yu Hu）表示。
該研究的共同作者還包括萊斯大學(xué)的王藝賢（Yixian Wang）、程林奇（Linqi Cheng）、王辰航（Chenhang Wang）、劉藝杰（Yijie Liu）、王宇菲（Yufei Wang）、陳雨達(dá)（Yuda Chen）、楊舒丹（Shudan Yang）、郭一鳴（Yiming Guo）、姜世宇（Shiyu Jiang）及楊凱強(qiáng)（Kaiqiang Yang）。
期刊信息：《自然通訊》信息提供：萊斯大學(xué)
- 如果本文收錄的圖片文字侵犯了您的權(quán)益，請(qǐng)及時(shí)與我們聯(lián)系，我們將在24內(nèi)核實(shí)刪除，謝謝！
