人脱嘌呤脱嘧啶核酸内切酶(APE1)是DNA碱基切除修复过程中的一种重要核酸修复酶,对维持遗传的稳定性和细胞的正常生理活动发挥关键的作用。同时,APE1还是体内的氧化还原因子,调控细胞的氧化应激响应。APE1与肿瘤细胞的增殖、分化和凋亡等密切相关。在活细胞内原位观测APE1的活性变化及其对外界刺激的响应对研究癌症的发生、发展机理并开发有效的诊疗手段有非常重要的意义。
北京大学赵美萍教授(点击查看介绍)课题组首次发现并利用APE1与亲和素(AVD)之间的特异性相互作用,设计开发了一种对APE1具有选择性响应能力的磁纳米核酸荧光探针。她们在研究中发现,硅包磁纳米颗粒表面的化学修饰对DNA与核酸酶之间的相互作用有显著的影响。当在硅包磁纳米颗粒表面共价修饰AVD时,通过末端标记的生物素固定到纳米颗粒表面的含空位DNA荧光探针链对APE1具有选择性响应能力,而不受其它类型核酸酶的干扰。如图1所示,该探针在初始状态时,DNA链上荧光团发出的荧光被磁纳米核淬灭。进入活细胞后,AVD通过与APE1的特异性相互作用选择性地将复杂细胞环境中的APE1聚集到纳米颗粒表面,对DNA双链中脱碱基空位5'侧的磷酸二酯键进行切割,并产生荧光信号。其它的核酸酶由于不存在上述特异性相互作用,对纳米颗粒表面的DNA结构几乎没有影响。此外,纳米颗粒表面AVD的修饰也大大提高了连接DNA的数量,增强了DNA与磁纳米载体结合的稳定性。该纳米探针生物相容性好、灵敏度高,可快速进入细胞,不仅可以实现短时间内对细胞中APE1的原位荧光成像(图2),而且具有在过表达APE1的癌细胞中选择性释放药物的潜力,为癌症的精准诊疗提供了一种新颖的途径。
图1. 磁纳米核酸荧光探针的制备过程及原理示意图
图2. 磁纳米核酸探针磁转染30分钟到HeLa细胞后随时间变化的荧光图
相关研究成果发表在国际著名期刊Nucleic Acids Research 上,第一作者为博士研究生翟筠秋。
该论文作者为:Junqiu Zhai, Yibin Liu, Shan Huang, Simin Fang, Meiping Zhao
原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):
A specific DNA-nanoprobe for tracking the activities of human apurinic/apyrimidinic endonuclease 1 in living cells.
Nucleic Acids Res., 2017, 45, 45. DOI: 10.1093/nar/gkw1205
导师介绍
赵美萍
http://www.x-mol.com/university/faculty/8651
如果篇首注明了授权来源,任何转载需获得来源方的许可!如果篇首未特别注明出处,本文版权属于 X-MOL ( x-mol.com ), 未经许可,谢绝转载!