唧唧堂名校科研介绍2014-11-25 6:33 PM

DNA制成的微型“发夹”探针




一种由DNA制成、形状像发夹一样的新型力量探针,提高了细胞牵引力测量的分辨率。


单个细胞在他们的基因环境中的牵引方式,通常在基因变化过程中起关键作用,这些基因变化过程有细胞分裂、分化、迁移、以及更复杂的胚胎发育和炎症等。


当细胞表面的受体,即细胞整合素,依附到细胞周围的蛋白质骨架网络,即细胞外基质上的时候,他们就会利用牵引力发送信息,通知细胞的其余部分,使他们知道一个重要细胞的变化过程正在进行。


随着时间的推移,测量这些牵引力的变化,可以揭示更多正常和异常细胞发展的内部运作,并使临床医生能更有效地诊断和治疗癌症、创伤和炎症。


“研究人员将这种进步的描述和论证内容发表在杂志《自然方法》上。传统方法主要依托观察细胞对软合成材料的吸引力,这种方法只能解决牵引力在微米或细胞范围内的问题,但新的方法可以在纳米的级别,即单个细胞整合素牵引到细胞外基质的级别上,去观察牵引力的变化。这使研究人员能够获得更清晰的引力变化观察图,”波士顿大学的克里斯托弗·陈教授说到。


荧光体和“猝灭剂”


研究小组设计了一个新的细胞牵引力探针,这个探针由不同DNA序列、不同长度的发夹型单股DNA组成——每个调谐展开时受到一定的牵引力,由牵引力牵引并连接到一个发光的荧光团(荧光化合物)和“猝灭剂”上,这个“猝灭剂”能有效地减弱荧光团射出的光。


当细胞整合素被吸引到细胞外基质上时,牵引力会使一个发夹型DNA探针展开,从而将“猝灭剂”从荧光体中分离出来,并释放其减弱的光。


基于这种光的强度,研究人员利用显微镜,通过观察细胞外基质每个站点所吸附的细胞整合素群数量来测量这些牵引力,并展示出这些牵引力在整个细胞的分布情况。


随着显微技术的进步,新的方法将在单个细胞整合素的水平上对细胞的牵引力作出测量。


陈与哈佛大学化学与生物学教授大卫刘一起构思出这个新方法,经过长时间的实验研究,他们现在的目标是运用它来发现基本细胞机制发展的新知识。


设计出单分子发光的力传感器,我们希望能够用这些涂料更好地了解细胞在各种没有设定的环境下,是如何产生力的。


该研究包括来自哈佛大学,斯坦福大学,宾夕法尼亚大学以及威斯生物工程研究所的共同合著者,霍华德休斯医学研究所也为研究作出了贡献。这项研究由美国国立卫生研究院和霍华德·休斯医学研究所资助的。


英文报道:

TINY ‘HAIRPIN’ PROBES ARE MADE OF DNA


论文原文:

《一种利用光学上研究细胞牵引力的DNA分子探针》,2014年10月12日发表于杂志《自然》期刊 。

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