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    我国学者研发出活细胞与活体烟酰胺腺嘌呤二核苷酸代谢监测成像新技术

    日期 2020-03-27   来源:医学科学部   作者:姚刚  【 】   【打印】   【关闭

    图. 活细胞与活体NAD+代谢成像新技术与机体衰老预测

      在国家自然科学基金项目(批准号:91649123、91857202、31722033)等资助下,华东理工大学赵玉政、杨弋团队合作,开发出一种烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)代谢成像新技术,该技术可原位实时动态追踪生物体内NAD+代谢水平。研究成果以“遗传编码的荧光探针实现活细胞与活体NAD+代谢成像示踪(Illuminating NAD+ metabolism in live cells and in vivo using a genetically encoded fluorescent sensor)”为题,于2020年3月19日发表在《发育细胞》(Developmental Cell)杂志上,论文链接:http://www.cell.com/developmental-cell/fulltext/S1534-5807(20)30144-1。

      NAD+作为生物体内最重要的辅酶和核心代谢物,不仅广泛参与能量代谢和氧化还原反应,还直接调控NAD+依赖的组蛋白去乙酰化酶(Sirtuins)、多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶(PARP)等重要酶的活性。近年来许多研究表明,机体衰老伴随着NAD+水平降低,而补充NAD+前体则可延缓衰老进程。因此,在体NAD+水平的测定,可帮助预测机体衰老进程和搜寻上调NAD+水平的抗衰老候选药物。然而,在体NAD+水平的测定无法通过传统生物化学分析方法实现,这成为本领域面临的重要技术挑战。

      研究团队通过大量筛选和优化,获得一个高响应、高灵敏、大动态范围检测NAD+代谢的遗传编码荧光探针FiNad,并在细菌、酵母、哺乳动物细胞、斑马鱼和活体小鼠水平建立了NAD+成像新技术。利用FiNad,团队首次绘制了四种NAD+合成前体(NA、NAM、NMN和NR)在不同物种中调控NAD+代谢的可视化图谱,发现巨噬细胞激活过程中NAD+代谢发挥至关重要的作用。为阐明衰老过程中NAD+的代谢情况,研究者从经典的复制性衰老细胞、端粒酶缺失早衰小鼠以及自然衰老小鼠模型入手,以可视化的高清图像直观地展示了衰老过程中NAD+水平的衰退。人体尿液干细胞可部分反映人体的代谢状况,研究人员进一步将FiNad探针导入不同年龄志愿者的人体尿液干细胞中,清晰观察到NAD+水平随年龄的增长而逐渐衰减。

      本研究是一种无创评价人体衰老的全新尝试,不仅为人们更好地理解物质与能量代谢的调节机制和代谢网络提供了新的研究工具,也为抗衰老及相关疾病创新药物的筛选提供重要技术支撑。




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