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[交流] 《美国化学学会志》单颗粒纳米探针用于实时追踪单细胞自噬全过程方面的最新研究进展已有4人参与

http://chem.nju.edu.cn/showg.asp?id=1314
《美国化学学会志》报道朱俊杰课题组在单颗粒纳米探针用于实时追踪单细胞自噬全过程方面的最新研究进展

我院朱俊杰教授课题组在单颗粒纳米探针用于实时追踪单细胞自噬全过程方面的研究取得重要进展，其研究论文”Single Gold@Silver Nanoprobes for Real-Time Tracing the Entire Autophagy Process at Single-Cell Level” 于2015年1月21日在线发表于《美国化学学会志》（Journal of the American Chemical Society, 2015, 137, 1903−1908, DOI: 10.1021/ja5112628），该论文的第一作者是12级博士研究生陈子轩、通讯作者是闵乾昊博士和朱俊杰教授。

细胞的自噬作用是一种自我保护机制，用于在饥饿或应激条件下维持细胞正常新陈代谢所需的营养及能量。细胞自噬全过程的实时监测与分析对研究人类病理学机理、开发新型药物、拓展自噬调控方法等具有重要的意义。然而目前对于细胞自噬的主要检测方法，包括蛋白质印记分析（Western blot analysis）以及绿色荧光蛋白标记Atg8/LC3作为探针的荧光分析法，均很难满足实时、长期监测的目的。因此开发新型无损、实时、长期稳定的细胞自噬监测手段十分必要。细胞的自噬过程主要受活性氧小分子（ROS）调节，特别是超氧自由基（Superoxide radicals）。当细胞处于饥饿状态时，线粒体介导的氧化磷酸化变得不完全，从而导致超氧自由基产生量的上调，从而诱导细胞发生自噬。因此，实时分析细胞内超氧自由基的水平有望成为追踪细胞自噬过程的有效手段。

为了实现这一目的，朱俊杰课题组合成了一种专一识别肿瘤细胞的表面等离子体激元共振（SPR）光学纳米探针，该探针为表面修饰聚乙二醇（PEG）以及特异性识别肿瘤细胞的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸-半胱氨酸多肽序列（RGDC）的金核银壳纳米棒，如图1所示，在超氧自由基的氧化作用下，探针的外层银壳被刻蚀，形成了类似骨头形的纳米结构。该结构具有较高的长径比，从而导致探针纵向表面等离子共振波长发生红移。因此，根据探针光谱的红移速率可以获得超氧自由基的实时浓度及细胞自噬的相关信息。图2中，结合探针的HeLa细胞在饥饿条件下培养2小时，细胞发生自噬，产生的大量超氧自由基导致探针光谱的红移（图2c-e）。作为对照试验，在正常的条件下培养的HeLa细胞中，探针的光谱没有发生明显的变化（图2h-j）。因此，通过观察探针光谱的变化可以实时监测细胞的自噬进程。实验结果表明，细胞内超氧自由基通过调节自噬体的生成来控制细胞自噬。

该研究工作得到了国家自然科学基金（No. 21335004, 21205060, 21427807）和纳米科技国家重大科学研究计划项目（No. 2011CB933502）的支持。

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