南京大学丁霖教授团队Chem. Biomed. Imaging | 在活细胞上聚集和编码脂筏的通用成像平台

英文原题：A patching and coding lipid raft-localized universal imaging platform

通讯作者：丁霖，南京大学

作者：Tong Zhong (钟彤), Younan Chen (陈悠南), Xiaomin Yan (闫晓敏), Yiran Li (李毅然), Haiqi Wang (王海期), Yihong Zhong (钟艺红), Ke Li (李可), Ran Xie (谢然), Haifeng Dong (董海峰), Lin Ding* (丁霖), Huangxian Ju (鞠熀先)

背景介绍

细胞膜由脂质和蛋白质组成，具有横向异质的特点。在细胞膜上存在由特定脂质（如胆固醇、饱和鞘磷脂）和蛋白质（如糖基磷脂酰肌醇（GPI）锚定蛋白）紧密有序组装而成的微区，被称作脂筏（Lipid Raft, LR）。脂筏介导多种细胞功能，包括细胞内吞、细胞膜物质的分选、宿主-病原体相互作用、免疫信号传递等。在细胞膜上原位定位脂筏，分析脂筏组成，并进行动态跟踪是探究脂筏形成机制及其作用原理的基础。然而，脂筏处于动态变化中，没有固定边界，寿命在数毫秒至数分钟不等，尺寸大小不一（介于10~200 nm之间），这些因素使脂筏研究困难重重。

文章亮点

近日，南京大学丁霖教授在Chem. Biomed. Imaging上报道了一个基于聚集和编码脂筏的脂筏特异性通用成像平台。如图1所示，该平台由“聚集和编码装置”以及“垂钓探针”两个元件组成。作者分别用2个DNA片段共价修饰可以特异性识别脂筏（LR）的霍乱毒素B亚基（CTxB），得到的“脂筏探针对”结合细胞后，利用T4 DNA连接酶可以通过连接DNA对而交联空间邻近的CTxB。这一操作稳定并聚集了脂筏，同时对脂筏进行了DNA编码（LR-ID）。相比于经典的基于抗体交联CTxB的脂筏聚集策略，作者提出的方法可以利用DNA被限制性核酸内切酶定点剪切的特点，方便地切断CTxB节点之间的DNA连接，即在活细胞上实现聚集的脂筏斑块的解聚，为原位操纵脂筏提供了新工具。接下来，作者基于目标蛋白的适配体序列设计了发卡结构的“垂钓探针”，通过级联识别响应LR-ID和目标蛋白，进行荧光“关-开”转化从而报告目标蛋白的存在。作者利用该平台首次实现了活细胞上脂筏区目标蛋白动态变化的可视化跟踪。

图1. 聚集和编码脂筏的脂筏局域成像平台的原理示意图

总结/展望

基于以上设计，作者对提出的垂钓策略进行升级，设计了一个编码目标分子的DNA序列（Tag），并使垂钓探针可以级联响应LR-ID和Tag，构建了对脂筏区域任意生物分子适用的成像平台。该研究不仅为成像脂筏上的任意目标物提供了解决方案，也提出了一种同时编码“空间微区”和“目标分子”的跨维度编码概念。作者提出的方法为脂筏组成、结构和功能研究提供了强大的工具，有助于揭示脂筏介导的细胞-细胞间相互作用，蛋白翻译后修饰对脂筏功能的调控机制，以及与疾病发生相关、脂筏参与的信号通路，并在筏内生物标志物和药物靶标筛选方面有很强的应用潜力。

相关论文发表在高质量期刊Chemical & Biomedical Imaging上，南京大学硕士研究生钟彤和陈悠南为文章的共同第一作者，丁霖教授为通讯作者。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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