新型分子探针可检测活细胞中蛋白质组的状态

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

蛋白质在活细胞中的折叠状态通常反映细胞的总体健康状况。澳大利亚科学家开发了一种分子探针，可通过测量蛋白质环境的极性来检测蛋白质组(蛋白质的整个集合)的状态。这项发表在《Angewandte Chemie》杂志上的研究说，该探针的荧光信号可以定量展开，并且其变色龙般的色移映射了错误折叠增强的细胞区域。

如果活细胞受到压力，则蛋白质合成和折叠校正机制将失去平衡。折叠错误的蛋白质仍会卡住，降解增强，并且无活性的蛋白质和蛋白质碎片会在细胞质中聚集形成颗粒和冷凝物。这种聚集体在神经退行性疾病和癌症中起重要作用。导致错误折叠的蛋白质聚集的一个驱动因素似乎是极性-环境中的电子分布。墨尔本拉筹伯大学和澳大利亚墨尔本大学的Yuning Hong及其同事设计了一种双模式荧光探针，可更详细地监测蛋白质聚集。

在一种模式下，探针可感知错误折叠的蛋白质。正确折叠的蛋白质通常通过氨基酸半胱氨酸制成的桥来稳定。这些桥通常被深埋，而错误折叠的蛋白质则在表面暴露出半胱氨酸残基。这组作者解释说，当探针与错误折叠的蛋白链所暴露的半胱氨酸结合时，荧光就会打开。

作者在人细胞系上测试了NTPAN-MI探针，他们通过添加干扰蛋白质合成和折叠的药物对其施加了压力。科学家观察到未经处理的细胞中荧光正常，但是当未折叠或错误折叠的蛋白质在用毒素处理或被病毒感染的细胞中积累时，其荧光会明亮。另外，色移表示环境的极性，并因此表示每个细胞区室的蛋白质组状态。研究人员报告说，他们首次看到了细胞核中“未折叠的蛋白质负载”。先前的方法只能测量细胞质中未折叠的蛋白质。在另一种模式下，探针评估极性。极性环境表明电子分布不平衡，可以通过介电常数进行测量。为了测量该参数，研究人员在荧光探针上添加了一个电子“推挽”化学基团。他们观察到，在具有高介电常数的极性溶液中，名为NTPAN-MI的荧光探针发出的荧光信号具有色移。因此，这种“类似变色龙”的颜色变化表示极性变化。

NTPAN-MI探针具有两种检测模式-测量展开和蛋白质环境的极性-比仅使用一种模式的探针或其他方法可获得的图像更清晰地显示了活细胞的应激反应。作者指出，他们的方法将使科学家能够更准确地了解细胞成分对应激的串扰。

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