湖大譚蔚泓院士團隊Nature Nanotechnology：DNA探針監測活細胞膜上動態和瞬態的分子接觸

【引言】

細胞通訊和信號傳輸依賴膜上分子的表達，尤其是蛋白質和脂質體。通過細胞膜上的分子表達來研究細胞與細胞外環境的相互作用。擾亂這些膜結合或接觸的相互作用會導致疾病的發生和發展如癌癥、炎癥和代謝紊亂。超分辨顯微鏡的使用可以檢測到膜的接觸，但是這些方法不能對整個細胞膜進行成像且不能提供膜結合分子之間的動態相互作用。因此，在活細胞膜層面監測瞬態分子接觸事件仍然是一大挑戰。

【成果簡介】

最近，湖南大學（第一單位）、佛羅里達大學的譚蔚泓院士，以及湖南大學、密歇根州立大學、馬薩諸塞大學安姆斯特分校的Mingxu You（共同通訊作者）的科研團隊展示了一種新型的DNA探針可以將瞬態膜接觸事件轉換成可讀的累積熒光信號。該探針通過小支點介導的DNA鏈置換反應實現轉換錨定點的位置，模擬馬達蛋白。利用這種探針，作者通過流式細胞儀和熒光顯微鏡技術成功地監測膜脂質域快速的接觸事件。此結果顯示此接觸事件優先存在同一脂質域里。該成果以”DNA probes for monitoring dynamic and transient?molecular encounters on live cell membranes”為題于北京時間2017年3月21日發表在期刊Nature?Nanotechnology上。

[致歉：小編未能找到通訊作者Mingxu You 確切中文名字，在此致以誠摯的歉意！]

【圖文解讀】

圖1 DNA探針在活細胞膜上錨定和操作方案

(a) 活細胞膜上的DNA探針操作的示意圖。

(b) 雙脂酰脂、膽固醇、維生素E共軛的寡核苷酸的化學結構。

(c) 羧基四甲基羅丹明標記的雙脂酰脂、膽固醇、維生素E共軛的S2/W共聚焦熒光顯微鏡圖。

(d) Ramos細胞膜上DNA探針錨定效率的細胞流式評估圖。

圖2 活細胞膜上DNA探針的運動

(a) 流式細胞儀監測的DNA探針在兩個雙脂酰脂共軛錨定點間的運動圖。

(b) 雙脂酰脂-膽固醇接觸研究的共聚焦熒光顯微鏡圖。

(c) 雙脂酰脂、膽固醇、維生素E之間的Ramos細胞膜接觸相對速率圖。

圖3 DNA探針競爭實驗研究細胞膜接觸的偏好性

(a) Ramos細胞膜上雙脂酰脂、膽固醇、維生素E錨定點間的DNA探針競爭實驗示意圖。

(b) Ramos細胞膜上TCC競爭實驗的熒光顯微鏡成像圖。

(c) Dabcyl標記的錨定點（紅色柱）和非標記的錨定點（藍色柱）之間的路徑選擇圖。

圖4 DNA探針在脂質單層膜模型上的運動

(a) 熒光顯微鏡實驗裝置圖。

(b) 脂質單層膜模型上十八烷醇-DNA接觸的熒光顯微鏡成像圖。

(c) 熒光顯微鏡監測脂質單層膜模型上DNA探針在兩個十八醇共軛錨定點間的運動圖。

圖5 DNA 探針-核酸適配體共軛物研究膜蛋白接觸速率

(a) 流式細胞儀監測DNA探針在兩個核酸適配體共軛錨定點間的運動圖。

(b) 四種類型核酸適配體-寡核酸共軛物之間總的相對接觸速率。

【展望】

生物學中一個重要的目標是理解細胞信號網絡中的潛在結構。利用最新的DNA納米技術，該方法提供了一種實用機制來研究這些結構在下游病理失調的作用。

文獻鏈接：DNA probes for monitoring dynamic and transient molecular encounters on live cell membranes(Nat. Nanotech. , 2017, DOI: 10.1038/NNANO.2017.23)

本文由材料人生物材料組鄧宏華供稿，材料牛編輯整理。

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