NatChem：快来看看科学家开发利用DNA纳米组装体按粒径大小精确分选脂质体的新策略

作者：杨超月

2021年4月3号讯 /生物谷 BIOON/ 在脊椎动物中，在胚胎发生期间产生的最早确定的造血干细胞和祖细胞（HSPC的）可以产生多种血液谱系并表现出自我更新属性。为建立HSPC泳池的，新生的HSPC将首先迁移到临时性的造血器官，称为胎肝（FL在哺乳动物）或尾造血组织（CHT在斑马鱼），用于快速膨胀。临床上，体外HSPC扩展是获得足够的可移植HSPC的可行方法，但在技术上仍然具有挑战性。因此，解码造血器官内HSPC扩展的复杂调控机制至关重要。

基于此，耶鲁大学林晨翔研究组与复旦大学生物医学研究院顾宏周研究组合作在《Nature Chemistry》期刊上发表了文章 “Sorting sub-150-nm liposomes of distinct sizes by DNA-brick-assisted centrifugation”，报道了一种多功能和可扩展的分选技术，该技术使用胆固醇修饰的DNA“纳米砖”根据浮力密度区分不同大小的脂质体。这种方法将毫克的脂质体，无论其来源和化学成分如何，分成6-8个平均直径为30-130纳米的同质群体。

首先研究了在自噬体膜表面工作的接合酶的曲率感应能力。随着自噬体的生长，GABARAP-L1 (GL1)及其同系物通过ATG7和ATG3酶28的一系列作用共价连接到膜表面的磷脂酰乙醇胺(PE)脂质上.ATG3催化了这一级联反应的最后一步，其活性依赖于一种两亲性螺旋，这种螺旋感知高度弯曲膜中的脂质堆积缺陷，表明这种蛋白质可能作为一种独特的细胞内形态特异性地靶向杯形自噬体的边缘。先前的体外研究揭示了ATG3活性的曲率依赖性直径为30纳米的脂质体比直径为800纳米的脂质体具有更高的活性)，但是对于挤出的脂质体制剂和超声处理，不可能在发现囊泡、小管和自噬边缘的25-60纳米的生物学相关范围内收集曲率感测信息。

接下来，该研究团队通过构建显示预定数量SNARE蛋白的DNA环模板脂质体来解决这个问题。尽管蛋白脂质体大小均匀可控，但详尽检查膜曲率对融合率的影响是不切实际的，因为每种脂质体大小的DNA模板的强制性重新设计和小的制备规模(通常小于几微克)限制了我们融合分析的通量。为了应对这一挑战，该研究团队在这里应用了脱氧核糖核酸砖辅助大小分选来生产大小明确的蛋白脂质体，但成本仅为脱氧核糖核酸模板脂质体的十分之一。

最后，计算了特定大小的平均脂质体在2小时内经历的融合轮次，使用了一条校准曲线，该曲线将融合后的NBD荧光与脂质稀释因子相关联。正如所料，融合轮数与每个脂质体的v-SNAREs数呈正相关，因为更多的v-SNAREs允许与更多的t-SNAREs脂质体结合用于额外的融合。当我们通过膜面积和v-SNARE数(m2×v-SNARE)1对融合轮进行标准化时，出现了最显著的结果，揭示了膜曲率对脂质混合动力学和囊泡融合性的真实影响。也就是说，更高的膜曲率促进融合，这种趋势可以从膜弯曲能量以及膜曲率和作用在桥接膜的SNARE复合体上的熵力之间的耦合来预测.然而，严格测试这些预测只有在精确控制脂质体大小的情况下才有可能。

综上所述，这些均匀、防漏的脂质体是以前所未有的分辨率研究膜曲率如何影响外周(ATG3)和整体(SNARE)膜蛋白活性的理想底物。与传统方法相比，该研究团队的分选技术代表了一种实现优异的脂质体大小均匀性的简化过程，这有利于膜生物学的研究脂质体给药系统的发展。（生物谷 Bioon.com）

NatChem：快来看看科学家开发利用DNA纳米组装体按粒径大小精确分选脂质体的新策略

分选含有自裂脱氧核酶的脂质体，doi:10.1038/s41557-021-00667-5

原始出处

Yang, Yang et al. “Sorting sub-150-nm liposomes of distinct sizes by DNA-brick-assisted centrifugation.” Nature chemistry, 10.1038/s41557-021-00667-5. 30 Mar. 2021, doi:10.1038/s41557-021-00667-5

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