楊弋等將Rex蛋白與熒光蛋白組合，得到了一系列可以特異性檢測NADH的熒光蛋白分子

    日前，最新一期《細胞—代謝》雜志發(fā)表了華東理工大學(xué)生物反應(yīng)器國家重點實驗室楊弋課題組的一項研究成果。該研究題為《檢測細胞內(nèi)NADH分子的遺傳編碼熒光探針》，提出了一種對組織和細胞內(nèi)NADH的分布進形成像的新方法，為更好地了解物質(zhì)與能量代謝的調(diào)節(jié)機制提供了重要的創(chuàng)新工具與手段。

    NADH也稱為還原型輔酶I，是生物體內(nèi)最重要的輔酶，可參與細胞內(nèi)的物質(zhì)、能量代謝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與基因調(diào)控，與癌癥、心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病等關(guān)系密切。

    長期以來，人們一直利用NADH微弱的自發(fā)熒光來檢測細胞內(nèi)代謝狀態(tài)，但該方法不僅需要復(fù)雜尖端的儀器與物理數(shù)學(xué)方法，還存在非特異性與難以定量的問題。

    最近，研究人員發(fā)現(xiàn)細菌中有一種被稱為Rex的蛋白質(zhì)，會特異性地感受NADH并發(fā)生形狀的變化。“我們利用合成生物學(xué)方法，將Rex蛋白與熒光蛋白組合，得到了一系列可以特異性檢測NADH的熒光蛋白分子，并在國際上首次實現(xiàn)了在活細胞及各種亞細胞結(jié)構(gòu)中對NADH分子的實時動態(tài)、特異性的檢測與成像。”楊弋說。

    他進一步介紹說，這些熒光蛋白分子完全由基因編碼，很容易導(dǎo)入細胞并定位于不同的亞細胞結(jié)構(gòu)，因而它們也被稱為遺傳編碼熒光探針。

    該課題組還利用這一工具，首次精確測定人體細胞的不同亞細胞結(jié)構(gòu)內(nèi)自由NADH分布水平，實時動態(tài)看到人類等哺乳動物細胞內(nèi)葡萄糖代謝、線粒體呼吸鏈功能、氧化還原調(diào)控條件下NADH代謝情況，并發(fā)現(xiàn)NADH可自由跨膜進入細胞內(nèi)調(diào)控多種生命活動。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，在代謝失衡的癌細胞中，NADH水平發(fā)生上升。據(jù)此，楊弋等提出了胞漿中的NADH對人體生理條件改變非常敏感，而線粒體有很強的維持生理NADH穩(wěn)態(tài)的觀點。

    有關(guān)專家認為，由于NADH在代謝和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的中心作用及其在疾病診療中的重要性，對組織與細胞內(nèi)NADH的分布進行生物成像，將為人們更好地了解物質(zhì)與能量代謝的調(diào)節(jié)機制提供重要的創(chuàng)新工具。

    據(jù)記者了解，該論文發(fā)表后一周內(nèi)，已經(jīng)有多個國外實驗室來信聯(lián)系，希望允許他們使用這一技術(shù)進行研究。其中，荷蘭一位教授說：“這是我們一直在尋找的技術(shù)，可以將我們的研究推進一大步。”