単細胞レベルでの分子スケール追跡受容体二分化およびアポトーシスのためのプラズモン共鳴エネルギー転送
Yu Zhang1, Qi Li1, Xingru Fang1
1Joint Research Center for Food Derived Functional Factors and Synthetic Biology of IHM, Anhui Provincial International Science and Technology Cooperation Base for Major Metabolic Diseases and Nutritional Interventions, China Light Industry Key Laboratory of Meat Microbial Control and Utilization, School of Food and Biological Engineering, Engineering Research Center of Bio-process, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230601, P. R. China.
生体細胞の分子相互作用を 精密に制御するための 新しいナノデバイスを開発しました このプラズモンの共鳴エネルギー伝達 (PRET) システムは 細胞信号伝達とアポトーシスを制御するために ダイナミックな距離調整を可能にします
科学分野:
- バイオ物理学
- ナノテクノロジー
- 細胞生物学
背景:
- プラズモンの共鳴エネルギー伝達 (PRET) は,分子スケールの精密な遠隔制御と,生細胞での非混乱的操作を達成する上で課題がある.
- 既存の方法は,細胞環境内の単一の分子二極のレベルで,ドナー-受容器の距離を動的に調整することに苦労しています.
研究 の 目的:
- PRETの限界を克服し,生細胞膜の分子距離を正確に制御するための非遺伝的非光ナノデバイスを設計する.
- このナノデバイスを用いて,ErbB2-ErbB3受容体の相互作用と下流信号伝達経路,すなわちアポトーシスを調査する.
主な方法:
- 金ナノ粒子ドナー (ErbB3-ターゲティング抗体@GNP),分子二極受容体 (ErbB2-ターゲティングアプタマー@TAMRA),およびプログラム可能な核酸分離器 (nTA) を統合したPRETナノデバイスを設計した.
- 生きたMCF-7細胞の表面でのドナーと受容体の距離 (r) の正確な制御を可能にした.
- 遠隔調節されたPRET活性化に対する反応として,受容体異体化,アポトーシス,およびAKT経路のシグナリングをモニタリングした.
主要な成果:
- 単細胞膜でのPRETナノデバイスの精密な距離制御 (2.7nm対7.2nm) を達成した.
- ~2. 7 nm (PRET-ON) では,ErbB2-ErbB3の異体化がアポトーシスを抑制し, ~7. 2 nm (PRET-OFF) では,AKT経路の抑制によって受容体解離がカスパース-9媒介のアポトーシスを活性化した.
- 膜流動性の制約を克服し,光白化装置なしで長期にわたる単細胞解像度が実証されています.
結論:
- 開発された距離調整可能な単一分子二極型PRETナノデバイスは,従来のPRETシステムの主要な限界を克服しています.
- このプラットフォームは,リセプター相互作用と生細胞のダウンストリームシグナル伝達に対する正確な時空制御を提供し,アポトーシスの調節に潜在的な応用があります.
- 単細胞レベルで分子相互作用と細胞信号伝達経路を操作するための潜在的普遍的なプラットフォームを確立します.
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