分子生物传感器与细胞内分子影像

分子生物传感器是由生物大分子通过基因重组或DNA合成所构成的传感器,能够实时、可视化探测活细胞及活体内关键分子事件。目前研究热度高、应用广的分子生物传感器包括分子信标(MB)、共振能量转移系统(荧光共振能量转移和生物发光共振能量转移)和分子荧光互补系统(如双分子荧光互补、三分子荧光互补等)。文章介绍了这几类分子生物传感器的原理和特点,重点强调了它们在活细胞分子影像学中的运用,如:研究细胞内蛋白之间的相互作用,探索生物大分子在细胞中的定位、运动和动力学等。此外,还讨论了分子生物传感器的局限性和面临的挑战,并展望了未来发展方向。"眼见为实",分子生物传感器在这方面发挥独特的作用,它使我们前所未有地深入到细胞内部去观察生物分子事件乃至生物学过程,从而解答更多的生物学难题。

高效装载细胞内源蛋白工程化外泌体的构建

外泌体作为天然药物运送载体具有诸多优点,但其对细胞内源药物(蛋白、核酸等)的有限装载限制了其应用。文中以红色荧光蛋白mCherry为模拟细胞内源性货物,通过对供体细胞的基因改造及采用膜定位元件融合策略,将mCherry富集于细胞质膜,再经天然发生(Biogenesis)途径,高效分选进入外泌体。结果表明,在CAAX、PB、Palm和CD63四组膜定位元件中,CD63和Palm能有效提高靶蛋白mCherry在外泌体中的装载量。该研究可为工程化外泌体的设计、内源蛋白等货物的高效递送提供参考。

细胞外囊泡及其在疾病诊疗中的应用

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)是细胞分泌的一种脂质囊泡,尺寸介于30~5000 nm.通过不同的发生机理, EVs可以形成微囊泡体(microvesicles)、凋亡小体(apoptotic bodies)和外泌体(exosomes)等.它们通过携带母细胞的不同脂质、蛋白质和核酸等活性成分来靶向附近或远端细胞,在细胞的信息交流及生理病理过程中均具有重要作用. EVs在生物体系内广泛存在,其生物学功能也越来越多地被认识,或许正在成为一个“细胞外囊泡生物学”领域.对EVs性质的认识也促进了相关应用研究,涉及疾病诊断、治疗和药物运送等.本文重点阐述了EVs的生物起源、生物组成、生物学特性、生物学功能、制备和表征手段,并针对EVs在疾病诊疗中的应用所面临的问题开展讨论.可以预期,对EVs形成和调控机理的深入认识,一方面有助于我们更好地理解EVs的生物学功能、异质性和功能多样性;另一方面有可能基于这些知识来解决EVs开发应用中的瓶颈问题.

生物大分子自组装合成多维纳米生物结构与器件

生物体通过指导的自组装合成种类繁多、功能特异的天然纳米结构,它们在生命过程中扮演重要角色。按照自组装体的维度,可以分为线状(一维)、层状(二维)、笼状(三维)生物纳米结构。通过设计,这些生物大分子纳米结构可在细胞"工厂"中重组制备,且可通过合成生物学技术对其组装和功能化进行理性设计和调控,成为功能性纳米器件。这类纳米生物结构和器件已经在生物传感、催化、肿瘤热疗、药物递送、组织工程、生物电池等领域获得展示或应用。相关研究正在成为合成生物学和纳米生物学的一个交叉领域,受到关注。

基因编码荧光探针的构建与应用

基因编码荧光探针能够可视化探测活细胞中多种分析物及其相关分子事件,已成为细胞生物学等生命科学研究的强大分子工具.本文介绍了基因编码荧光探针的类型和主要应用场景,归纳了现有探针的优点和存在的问题,并对其未来发展进行了展望.