INTRODUCTION
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研究介绍
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研究背景
Background
细胞是生命的基本单位，而蛋白质则是细胞中最为丰富且功能多样的分子。它们存在于不同的细胞器中，并参与着细胞的各种生命活动。当细胞发生病变时，蛋白质的表达或活性往往会受到影响，因此，对细胞器中蛋白质的分析对于疾病的诊断和治疗至关重要。
目前，最常用的蛋白质检测技术是基于抗体识别，例如免疫印迹、免疫组化和酶联免疫吸附测定等。这些技术依赖于荧光标记抗体，通过抗体与蛋白质的特异性结合来输出信号。然而，荧光标记抗体在活细胞分析中存在一些局限性。 首先，传统抗体的分子量较大，难以穿过细胞膜，更不用说进入细胞器了。其次， 抗体的化学修饰需要使用特定的基团，例如半胱氨酸的硫醇基团和赖氨酸的氨基，可能导致修饰位点不可控，从而影响抗体的活性。再者，荧光标记抗体一般缺乏通用性， 针对不同的蛋白质目标，需要设计不同的荧光标记抗体。
研究目的
Objectives
开发一种基于荧光肽偶联探针（PCPs）的活细胞蛋白分析通用平台，针对不同细胞器中的蛋白质进行检测，为活细胞蛋白分析提供了一种新的策略，应用于疾病诊断和治疗方法的开发。
CONTENTS
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研究内容
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研究亮点
构建基于荧光肽偶联探针（PCPs）的活细胞蛋白分析通用平台。 |
图1 通用分析平台PCPs的设计策略
研究方法
Methods
1 | PCPs的设计与合成： 选择TPE衍生物分子作为核心单元，并设计合成基于肽序列TP的细胞穿透和蛋白识别单元以及基于小分子配体TO的亚细胞器靶向单元，最终构建成PCPs。 |
2 | PCPs的光物理性质研究： 通过吸收光谱和荧光光谱等手段，研究PCPs的光物理性质，例如荧光强度、荧光寿命和荧光偏振等。 |
3 | PCPs的蛋白识别能力研究： 通过荧光滴定实验、荧光偏振实验和分子对接等手段，研究PCPs与目标蛋白质的结合强度和特异性。 |
4 | PCPs的细胞穿透能力研究： 通过细胞共聚焦显微镜观察，研究PCPs进入细胞的能力。 |
5 | PCPs的细胞器靶向能力研究： 通过细胞共聚焦显微镜观察，研究PCPs在细胞中的定位情况。 |
6 | PCPs的活细胞成像研究： 通过细胞共聚焦显微镜观察，研究PCPs在活细胞中对目标蛋白质的特异性成像。 |
7 | 空间蛋白质组学分析： 利用多个PCPs对不同的细胞亚型进行成像，并分析其荧光响应，以识别不同细胞亚型的特征。 |
RESULTS
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研究结果
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1.
PCPs具有优异的光物理性质
PCPs在溶液中表现出明显的荧光发射，并且其荧光强度随着甘油浓度的增加而显著增强，表明其属于转子型荧光探针（图2）。
2.
PCPs具有高灵敏度和选择性
PCPs能够特异性地与目标蛋白质结合，并产生明显的荧光信号增强，而对其他蛋白质或小分子没有响应（图2）。
图2 用于GRP78蛋白检测的PCP的合成和光谱表征结果
3.
PCPs能够有效地靶向特定的细胞器
PCPs能够在活细胞中特异性地定位到目标细胞器，并实现对目标蛋白质的特异性成像（图3）。
图3 PCP用于活细胞中线粒体和高尔基体相关蛋白检测
4.
PCPs可以进行空间蛋白质组学分析
通过分析多个PCPs的荧光响应，可以识别不同细胞亚型的特征，例如肝癌细胞亚型（图4）。
图4 PCPs在不同细胞系中用于空间蛋白质组学成像和分析
DISCUSSION
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研究讨论
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研究局限性
目前只针对有限数量的蛋白质进行了研究，需要进一步扩展其应用范围。而且，需要进一步优化PCPs的设计，以提高其稳定性，水溶性和生物相容性。
总结
Summary
该研究开发了一种基于荧光肽偶联探针的通用活细胞蛋白分析平台，该平台具有简单易用、高灵敏度和选择性等优点，并可进行空间蛋白质组学分析。该平台的开发为活细胞蛋白分析提供了一种新的策略，并有望在疾病诊断和治疗方面发挥重要作用。
参考文献
[1] Xia Wu, Jing-Jing Hu, Chong Duan, Rui Liu, Fan Xia, and Xiaoding Lou, A Universal and Programmable Platform based on Fluorescent Peptide-Conjugated Probes for Detection of Proteins in Organelles of Living Cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202400766
PROFILE
娄筱叮
中国地质大学(武汉)，材料与化学学院，教授
目前研究兴趣：有机光电材料在化学生物传感器中的应用。
END
文案 | 陆细刚
排版 | 陆细刚、姜笑南
审核 | 陆细刚
发布｜姜笑南
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