近日，中國農業科學院農業質量標準與檢測技術研究所“農產品質量安全風險評估”創新團隊，聯合北京化工大學有關團隊，發明了一種由分子模擬方式設計的新型DNA納米熒光探針，該探針具有高靈敏度、高特異性，避免了多通道熒光相互干擾帶來的假陽性信號，在大蒜素對細胞及荷瘤小鼠中氧化還原水平的調控能力及機制研究中得到成功應用。相關成果發表在納米領域國際權威期刊《Nano Today》（IF:18.963）上，并已獲得國家發明型專利授權（ZL202010544295.4）。
大蒜素是由大蒜中的蒜氨酸酶催化蒜氨酸，經分解合成而形成的一種有機硫化合物，因其獨特的化學結構，具有調控生物體氧化還原作用的營養活性。在氧化應激相關的分子反應中，機體脫嘌呤嘧啶核酸內切酶APE1的活性表達水平與活性氧物種ROS含量具有緊密的關聯性，而以ROS及APE1的正交原位報告手段為切入點，研究大蒜素氧化還原水平調控的相關機制尚未見有報道。
為此，研究團隊利用分子模擬工具，創新設計了基于DNA納米結構的雙通道熒光探針，用于體外和體內成像闡釋大蒜素調控氧化還原水平作用機制。分子模擬輔助消除了由于多熒光團間不良交互作用引起的假陽性信號，提高了探針的靈敏度和特異性；將親核靶點NLS引入探針中，幫助其有效進入細胞核，并闡釋亞細胞結構中ROS及APE1的表達。將活細胞及荷瘤小鼠中的ROS和APE1表達進行定量、定位研究，結果顯示ROS升高導致了APE1過表達，這主要因為基因組DNA和mtDNA中累積的堿基受損。將該熒光探針在天然產物大蒜素的活性研究中進行應用，結果顯示大蒜素能夠有效減輕細胞氧化應激、保護細胞免受氧化刺激。
該工作展示了一種可廣泛推廣的策略來構建基于納米結構的分子探針，可在活細胞和實驗動物中成像多個目標，用于深入了解活細胞及活體中的分子相互作用機制，同時也為大蒜素的功效研究與創新研發、產品加工與開發提供了理論基礎和重要技術手段。
本研究得到了國家特色蔬菜產業技術體系、國家農產品質量安全風險評估、中國農業科學院科技創新工程等項目資助。論文由我所博士研究生潘燁燦為第一作者，錢永忠研究員和北京化工大學蘇昕教授等為共同通訊作者。
原文連接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101573
日期：2022-08-27
大蒜素是由大蒜中的蒜氨酸酶催化蒜氨酸，經分解合成而形成的一種有機硫化合物，因其獨特的化學結構，具有調控生物體氧化還原作用的營養活性。在氧化應激相關的分子反應中，機體脫嘌呤嘧啶核酸內切酶APE1的活性表達水平與活性氧物種ROS含量具有緊密的關聯性，而以ROS及APE1的正交原位報告手段為切入點，研究大蒜素氧化還原水平調控的相關機制尚未見有報道。
為此，研究團隊利用分子模擬工具，創新設計了基于DNA納米結構的雙通道熒光探針，用于體外和體內成像闡釋大蒜素調控氧化還原水平作用機制。分子模擬輔助消除了由于多熒光團間不良交互作用引起的假陽性信號，提高了探針的靈敏度和特異性；將親核靶點NLS引入探針中，幫助其有效進入細胞核，并闡釋亞細胞結構中ROS及APE1的表達。將活細胞及荷瘤小鼠中的ROS和APE1表達進行定量、定位研究，結果顯示ROS升高導致了APE1過表達，這主要因為基因組DNA和mtDNA中累積的堿基受損。將該熒光探針在天然產物大蒜素的活性研究中進行應用，結果顯示大蒜素能夠有效減輕細胞氧化應激、保護細胞免受氧化刺激。
該工作展示了一種可廣泛推廣的策略來構建基于納米結構的分子探針，可在活細胞和實驗動物中成像多個目標，用于深入了解活細胞及活體中的分子相互作用機制，同時也為大蒜素的功效研究與創新研發、產品加工與開發提供了理論基礎和重要技術手段。
本研究得到了國家特色蔬菜產業技術體系、國家農產品質量安全風險評估、中國農業科學院科技創新工程等項目資助。論文由我所博士研究生潘燁燦為第一作者，錢永忠研究員和北京化工大學蘇昕教授等為共同通訊作者。
原文連接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2022.101573
日期：2022-08-27
