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中国药科大学郝海平/徐小为团队在PKM2荧光成像方面取得重要进展

丙酮酸激酶(Pyruvate Kinase, PK)是一种糖酵解限速酶,通过从磷酸烯醇式丙酮酸转移高能磷酸盐来催化糖酵解的最后一步(PEP)转化为丙酮酸和ATP。哺乳动物组织主要表达由PKM基因编码的PK同工酶M1(PKM1)或M2(PKM2)。PKM1亚型广泛表达于需要大量ATP供应的分化细胞中,其功能是一种具有结构性活性的四聚体酶。PKM2主要在快速增殖的细胞中表达,具有可诱导的四聚体或二聚体构型。PKM2已经被证实是多种肿瘤的标志物,而且其在肿瘤的糖酵解途径中起到了重要的作用,是“Warburg effect”的关键调控因子。但目前并无报道的荧光探针对肿瘤细胞内的PKM2进行检测。

图1. TEPC466检测PKM2的机制示意图。图片来源:Anal. Chem.


中国药科大学郝海平课题组的徐小为老师、孙慧涌老师以及王东博士后针对这一现状,基于PKM2二聚体在激动剂的作用下可以形成四聚体这一特性,设计并合成了一种新型的聚集诱导发光(AIE)探针分子TEPC466。TEPC466由香豆素和TEPP-46通过一步缩合得到,合成及其简便,且其具有非常好的AIE特性。通过重组蛋白,TEPC466在对PKM2的体外检测中显示出良好选择性和灵敏度。LOD(检测限)为21.25 ng/mL,远低于文献报道的小鼠肿瘤模型中PKM2的浓度(105-310 ng/mL)。

图2 TEPC466对PKM2的选择性和灵敏性。图片来源:Anal. Chem.


最后在HT-29和HCT 116两种肿瘤细胞中,TEPC466也能很好的对细胞中的PKM2进行成像,当用si-RNA对细胞中的PKM2进行沉默后,荧光显著减弱。该探针的开发对于肿瘤的诊疗一体化应用提供了良好的前景。

图3 肿瘤细胞中PKM2的成像。图片来源:Anal. Chem.


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TEPP-46-Based AIE Fluorescent Probe for Detection and Bioimaging of PKM2 in Living Cells

Dong Wang, Chunmeng Li, Ya Zhu, Yunxia Song, Sheng Lu, Huiyong Sun*, Haiping Hao*, and Xiaowei Xu*

Anal. Chem., 202193, 12682–12689, DOI: 10.1021/acs.analchem.1c02529


郝海平教授简介


郝海平,博士,教授,博士生导师。2006年于中国药科大学获博士学位,2012-2013年美国国家癌症研究所访问学者。现任中国药科大学副校长、 “天然药物活性组分与药效”国家重点实验室副主任。为国家杰出青年科学基金获得者、首批中组部青年拔尖人才。发表SCI论文100余篇,其中以第一和通讯作者在Cell Metab, Nat Commun, Anal Chem, Drug Metab Dispos等相关领域一流期刊发表SCI论文60余篇。


https://www.x-mol.com/university/faculty/41626 


徐小为博士简介


徐小为,博士,副研究员,硕士生导师。2010年毕业于中国科学技术大学化学系;2015年毕业于武汉大学,获有机化学(化学生物学)专业博士学位,同年进入中国药科大学药物科学研究院工作;2019年任副研究员。现任职于中国药科大学药物代谢动力学重点实验室。目前主要围绕药物靶标进行功能性探针研究和新药发现研究。已发表SCI论文二十余篇,获得授权专利5项。


王东博士简介


王东,博士,博士后,助理研究员。2012年毕业于南京医科大学,2017年毕业于南京大学生命科学学院,获得生物学博士学位,同年进入中国药科大学药学院从事博士后研究。目前主要从事肠道代谢与宿主免疫调控平衡机制探究,特别是PKM2在肠道的病理生理功能作用的分子机制研究。


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