华东理工大学Cell子刊发布最新技术成果

近日由来自华东理工大学药学院、清华大学生命科学学院等机构的研究人员组成的一个研究小组在新研究中利用合成生物学方法开发出了一系列检测NADH的遗传编码荧光探针，在国际上首次实现了在活细胞及各种亚细胞结构中对NADH分子的实时动态、特异性的检测与成像。

　　

生物通报道  近日由来自华东理工大学药学院、清华大学生命科学学院、上海交通大学医学院、中国生物技术发展中心以及哈佛大学医学院等机构的研究人员组成的一个研究小组在新研究中利用合成生物学方法开发出了一系列检测NADH的遗传编码荧光探针，在国际上首次实现了在活细胞及各种亚细胞结构中对NADH分子的实时动态、特异性的检测与成像。这一研究成果于10月5日在线发表在国际著名学术期刊《细胞代谢》（Cell Metabolism）杂志上。

这篇文章的通讯作者是华东理工大学药学院及国家生物反应器工程重点实验室特聘教授杨弋。杨弋教授早年毕业于清华大学，后赴美国哈佛大学医学院从事博士后研究工作，2005年成为哈佛医学院及其附属的Brigham & Women's 医院的生物化学副研究员及医学讲师。2006年回国受聘于华东理工大学，其实验室主要研究方向集中于合成生物学与合成生物技术，发展了多种可在活细胞内高时空分辨检测及调控生命分子的新技术。曾在PNAS、Cell Metabolism、JBC等学术期刊上发表论文二十余篇。

还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）及其氧化型（NAD+）是生物体内最重要的辅酶，广泛参与了细胞内的物质、能量代谢，信号转导与基因调控，与癌症、心血管疾病、糖尿病、神经退行性疾病等许多人类重要疾病关系密切。

在这篇文章中，研究人员利用这些独特的荧光探针首次精确测定人体细胞不同亚细胞结构内自由NADH分布水平，并实时动态看到人类等哺乳动物细胞内葡萄糖代谢、线粒体呼吸链功能、氧化还原调控条件下NADH代谢情况，并发现NADH可以自由跨膜进入细胞内调控多种生命活动。基于大量的实验数据，作者们提出了胞浆中的NADH是对人体生理条件改变非常敏感的，而线粒体有很强的维持生理NADH 稳态的观点。

鉴于NADH在代谢和信号转导中的中心作用及其在疾病诊疗中的重要性，新研究不仅为研究者们提供了实时检测组织与细胞内NADH分布与动态的创新工具，对推动人们更好地了解细胞内物质与能量代谢的调节机制亦具有十分重要的意义。

该项研究获得了国家自然科学基金，“863”计划，霍英东教育基金，上海高校特聘教授（东方学者）岗位计划、 “111”计划和美国NIH 等的经费资助。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genetically Encoded Fluorescent Sensors for Intracellular NADH Detection

We have developed genetically encoded fluorescent sensors for reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), which manifest a large change in fluorescence upon NADH binding. We demonstrate the utility of these sensors in mammalian cells by monitoring the dynamic changes in NADH levels in subcellular organelles as affected by NADH transport, glucose metabolism, electron transport chain function, and redox environment, and we demonstrate the temporal separation of changes in mitochondrial and cytosolic NADH levels with perturbation. These results support the view that cytosolic NADH is sensitive to environmental changes, while mitochondria have a strong tendency to maintain physiological NADH homeostasis. These sensors provide a very good alternative to existing techniques that measure endogenous fluorescence of intracellular NAD(P)H and, owing to their superior sensitivity and specificity, allow for the selective monitoring of total cellular and compartmental responses of this essential cofactor.

作者简介：

杨弋   

1990年由湖北省黄冈中学考入清华大学生物科学与技术系， 1995年7月获得学士学位。同时被推荐为本系直硕生。1999年获生物化学博士学位，曾被评为清华大学十优秀研究生，毕业论文被评为清华大学优秀博士论文。毕业后赴美哈佛大学医学院进行金属硫蛋白的博士后研究工作。2002年转至波士顿大学医学院，从事一氧化氮自由基生物学，巯基组学及心血管疾病的研究。 2005年成为哈佛医学院及其附属的Brigham & Women's 医院的生物化学副研究员及医学讲师。2006年回国并被聘为华东理工大学药学院及国家生物反应器工程重点实验室特聘教授。现为国际SCI期刊 Journal of Bioscience and Bioengineering编辑， 上海市细胞生物学学会理事，中国生物物理学会青年工作委员会委员。

研究方向
功能可控蛋白质分子的合成生物学研究；针对细胞内氧化还原环境及相关蛋白质修饰、细胞内物质代谢的荧光小分子及荧光蛋白探针与实时可视化研究；生物过程中的蛋白质组学研究；蛋白质表达系统。
 
获奖荣誉及主要学术成绩
已在国外SCI收录杂志发表论文22篇，其中国际著名杂志PNAS三篇。曾获得北京市科技进步二等奖一项。2006年获得教育部新世纪优秀人才计划支持。2008年获得首届上海市高校特聘教授（东方学者）称号。