西安交大在活細(xì)胞DNA組裝與催化放大研究方面取得重要進(jìn)展

隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，DNA組裝系統(tǒng)已成為活細(xì)胞分析和納米生物醫(yī)學(xué)研究的重要工具。DNA探針和藥物通過(guò)細(xì)胞對(duì)納米材料的胞吞作用入胞，并發(fā)揮監(jiān)測(cè)與調(diào)控功能。然而，現(xiàn)有的DNA納米系統(tǒng)忽視有序組裝、正確構(gòu)象折疊以及功能激活，嚴(yán)重制約了胞內(nèi)DNA催化結(jié)構(gòu)的形成，難以執(zhí)行信號(hào)放大反應(yīng)，無(wú)法滿足低豐度標(biāo)志物的分析需求。

近日，針對(duì)上述挑戰(zhàn)，西安交通大學(xué)生命學(xué)院趙永席教授研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備了一種MnO2nanosheet/DNAzyme(nanozyme)系統(tǒng)，提高DNAzyme組裝效率和催化活性，實(shí)現(xiàn)胞內(nèi)DNA回路反應(yīng)與信號(hào)放大。該MnO2nanozyme由單層MnO2納米片吸附多種DNA模塊而形成，易于進(jìn)入細(xì)胞。胞內(nèi)的還原物質(zhì)如谷胱甘肽可將MnO2納米片還原成Mn2+，而Mn2+作為DNAzyme cofactor促進(jìn)有序組裝、構(gòu)象折疊，并顯著提升催化活性。目標(biāo)修復(fù)蛋白識(shí)別并酶切相應(yīng)的損傷DNA模塊，啟動(dòng)組裝與催化反應(yīng)，最終形成DNA回路，放大熒光信號(hào)，提高腫瘤細(xì)胞低豐度修復(fù)蛋白的分析靈敏度。設(shè)計(jì)并使用可識(shí)別不同損傷的DNA模塊，制備多功能的MnO2nanozyme，可用于監(jiān)測(cè)其他修復(fù)蛋白與通路。相比于MnO2nanozyme，傳統(tǒng)DNAzyme系統(tǒng)胞內(nèi)組裝效率低、催化活性不足，不能引起明顯的細(xì)胞成像信號(hào)。

以上研究成果已發(fā)表于材料領(lǐng)域**學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials（IF: 12.124），論文題目為“Fabricating MnO2Nanozymes as Intracellular Catalytic DNA Circuit Generators for Versatile Imaging of Base-Excision Repair in Living Cells”（鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201702748/abstract）。趙永席教授為通訊作者，青年教師陳鋒博士為**作者，博士研究生白敏完成主要實(shí)驗(yàn)工作，西安交通大學(xué)生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)信息工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文的**單位。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)以及西安交通大學(xué)“青年拔尖人才支持計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。

趙永席教授研究團(tuán)隊(duì)（http://gr.xjtu.edu.cn/web/yxzhao）一直致力于生物分析化學(xué)與納米生物技術(shù)等領(lǐng)域的研究。近三年來(lái)，在Chemical Reviews（IF: 47.928）、Advanced Functional Materials (IF: 12.124)、Chemical Science (IF: 8.688)、Journal of Materials Chemistry A（IF: 8.867）、Analytical Chemistry (IF: 6.320 )、Biosensors and Bioelectronics (IF: 7.78)、ACS Applied Materials & Interfaces（IF: 7.504）等國(guó)際權(quán)威刊物發(fā)表SCI論文21篇，其中IF>10論文2篇、6<IF<10論文12篇，所取得的研究成果引起國(guó)內(nèi)外同行專家的關(guān)注。