华东理工大学Nature子刊开发细胞代谢研究新工具

　　来自华东理工大学的研究人员报告称，他们开发出了对NAD+/NADH氧化还原状态高度敏感的一种传感器SoNar，可用于体内监测细胞的能量代谢。这一研究成果发布在6月30日的《Nature Protocols》杂志上。

　　领导这一研究的是华东理工大学的杨弋（Yi Yang）教授。其主要研究方向为为利用合成生物技术控制与监测细胞内分子过程；蛋白质特异性标记、翻译后修饰的鉴定、与细胞内原位成像；蛋白质药物生产 技术。近年来，杨弋教授在《Nature Methods》、《Cell Metabolism》、《Angew. Chem.》、《PNAS》等国际权威杂志上发表了许多重要的研究成果，受到了许多国际同行的关注。

　　2007年，杨弋教授在PNAS杂志上发布了有关蛋白质二硫键形成研究的新发现。这项研究成果对了解二硫键的形成及其对生命的调控，以及相关重大疾病机制研究与治疗具有重要意义。

　　2015年，杨弋教授领导华东理工大学的研究人员报告称，他们开发出了一种高度敏感的NAD+/NADH检测探针，可基于细胞代谢对抗癌药物进行高通量筛查。这一重要的研究成果发布在5月5日的Cell Metabolism杂志上。

　　作为存在于活细胞中最重要的辅酶之一，NAD以还原(NADH)或氧化(NAD+)形式介导了许多的氧化还原反应，因此在能量代谢中起着重要的作 用。此外，NAD还是一些重要的调控酶如单-或多聚-(腺苷二磷酸-核糖)聚合酶和Sirt家族脱酰酶的辅底物。这些小分子参与了各种生物学过程，包括能 量代谢、氧化还原代谢、生物合成、钙稳态、转录调控和细胞死亡等。它们还与许多的病理状态，如衰老、糖尿病、癌症和神经系统疾病密切相关。NADH和 NAD+的浓度通常被视作为是代谢状态最重要的读出数据。

　　在这篇Nature Protocols文章中，研究人员提供了利用高度敏感的、遗传编码的荧光传感器SoNar来成像及监测活细胞与体内NAD+/NADH氧化还原状态的一 份详细的实验方案。根据研究人员的描述，这一嵌合SoNar蛋白最初是通过将环状排列的黄色荧光蛋白(cpYFP)插入到来自水生栖热菌的Rex蛋白 (T-Rex)的NADH结合结构域中而开发出来的。它通过结合NAD+或NADH，由此诱导影响荧光特性的蛋白质构象改变来发挥功能。

　　作者们第一次描述了如何来建立SoNar表达蛋白的步骤，并随后讨论了如何利用这一系统来量化细胞内的氧化还原状态。这种方法敏感、准确、简单，且 能够实时报告各种能量代谢信号通路的微小扰动。他们还详细描述了在一项基于酶标仪的检测中应用SoNar对靶向细胞代谢的候选化合物进行了高通量化学筛 查，并在小鼠中对表达SoNar的移植瘤进行了体内荧光成像。通常情况下，在活细胞和活体小鼠中SoNar荧光成像的大致时间范围分别为30分钟和60分钟。作者们指出，对于在384孔板中进行高通量化学筛查，整个程序通常需要不超过60分钟的时间，就可以评估出380种化合物对细胞代谢的影响。