在单细胞水平上进行分子级追踪受体二分化和细胞灭绝的等离子共振能量转移
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.
研究人员开发了一种新型纳米装置,用于精确控制活细胞中的分子相互作用. 这种等离子共振能量转移 (PRET) 系统能够动态调节距离以调节细胞信号和细胞亡.
科学领域:
- 生物物理
- 纳米技术
- 细胞生物学
背景情况:
- 在活细胞中实现精确的分子尺度距离控制和非扰动性操作的挑战限制了等离子共振能量传递 (PRET).
- 现有的方法在细胞环境中的单个分子二极管水平上动态调节供体-接受器距离.
研究的目的:
- 通过设计一种非遗传,非光纳米装置来克服PRET的局限性,以精确地在现场控制活细胞膜上的分子距离.
- 使用这种纳米设备,研究ErbB2-ErbB3受体相互作用的时空调节和下游信号通路,包括亡.
主要方法:
- 设计了一种集成金纳米粒子供体 (ErbB3向抗体@GNP) 的PRET纳米装置,一个分子二极管接受器 (ErbB2向aptamer@TAMRA) 和一个可编程的核酸间隔器 (nTA).
- 能够在现场精确控制活体MCF-7细胞表面的供体和接受体之间的距离 (r) (2.7nm与7.2nm).
- 监测受体异体化,细胞亡和AKT通路信号响应距离调节的PRET激活.
主要成果:
- 在单个活细胞膜上实现了PRET纳米设备的精确距离控制 (2.7nm与7.2nm).
- 在~2. 7 nm (PRET-ON) 时,ErbB2-ErbB3异构化抑制了亡;在~7. 2 nm (PRET-OFF) 时,受体解离通过AKT通路抑制激活了亡.
- 经证实长期,单细胞分辨率没有光漂白工件,克服了膜流动性的限制.
结论:
- 开发的单分子二极管PRET纳米设备成功克服了传统PRET系统的关键局限性.
- 这种平台提供了对活细胞的受体相互作用和下游信号的精确时空控制,在调节细胞亡方面具有潜在的应用.
- 建立一个潜在的通用平台来操纵单细胞层面的分子相互作用和细胞信号通路.
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