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合肥研究院在功能生物大分子检测和成像研究中取得进展

合肥研究院在功能生物大分子检测和成像研究中取得进展
  近两年,中国科学院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所副研究员张立云课题组围绕分子探针技术在功能生物大分子检测和成像方面开展了一系列研究。近日,课题组的研究结果刊载在英国皇家学会期刊Chemical Communications 的2016年新兴PI专栏中。基于该工作的重要性,相关文章被选为该专刊的封面(图3)。

  幸运28 课题组选择具有重要功能的蛋白酶(铜锌超氧化物歧化酶和结核分支杆菌重组蛋白A intein)为研究靶标,先后与新加坡国立大学和英国爱丁堡大学研究人员合作,利用DOFLA 技术发展了新型的小分子荧光探针。通过靶标与荧光分子的特异性结合,解聚诱导(图1)或控制分子旋转的作用机制将原本很弱的发射荧光提高到几十倍甚至上百倍,这就为体外检测这些蛋白提供了新的工具和方法。特别是SODO探针不仅可以高选择性地识别ROS 体系中的酶,还能区分SOD酶中的不同亚型。其灵敏的体内成像性能将为研究Cu/Zn SOD相关疾病和炎症过程提供新的研究思路(图2)。

  与此同时,DNA尤其是aptamer二级结构的检测也是课题组研究的重点。相比于传统的双螺旋DNA结构,DNA 幸运28G-四联体二级结构的形成、拆散以及不同拓扑结构之间的转变涉及到体内一些重要生理过程(如细胞凋亡、细胞增殖、信号转导和肿瘤形成等)的调控。课题组成员通过组合化学的方法建立了基于Cy5荧光团的分子文库,该文库中的化合物CyC-M716可高选择性地识别平行G-四联体结构中的特殊loop结构(图4),为研究DNA 二级结构变化提供了新的手段。

  相关研究工作得到了“973”计划项目和国家自然科学基金等课题的资助。 

 

图1. InR探针特异性识别intein蛋白的作用机制图

 

图2. 炎症发生时斑马鱼体内的Cu/Zn SOD的成像图

 

图3. SODO探针特异、灵敏地实现Cu,Zn-SOD的体外检测和活体成像

 

图4. CyC-M716与J19结合的结构示意图