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iScience框架核酸荧光寿命探针追踪自噬过程中的溶酶体pH和Ca2+
2020年04月16日 阅读次数：次
原文链接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(20)30531-9
溶酶体是主要的酸性细胞器，可以调节细胞的各种生理过程，包括蛋白质消化和传递引发的细胞代谢、溶酶体和自噬体融合引发的自噬、组织蛋白酶调控的凋亡行为等。溶酶体功能障碍不仅是常见神经退行性疾病和衰老的重要病理基础，溶酶体中pH和Ca2+的变化在溶酶体介导的生理和病理过程中也起重要作用。在生理条件下，溶酶体内pH值在4.5左右，这种酸性环境可以维持质子梯度，进而影响溶酶体膜对不同离子（如Ca2+）的渗透性。同时，酸性环境也调节了溶酶体活性，影响自噬溶酶体的形成。更重要的是，溶酶体是细胞中重要的“钙库”，在维持Ca2+稳态以及信号转导中起着重要作用。例如，溶酶体中Ca2+浓度的过度降低会导致溶酶体功能障碍，从而导致细胞摄取和排泄功能异常，进一步引发自噬异常和衰老。因此，同时监测溶酶体内pH和Ca2+含量的实时动态变化具有重要意义。
溶酶体是主要的酸性细胞器，可以调节细胞的各种生理过程，包括蛋白质消化和传递引发的细胞代谢、溶酶体和自噬体融合引发的自噬、组织蛋白酶调控的凋亡行为等。溶酶体功能障碍不仅是常见神经退行性疾病和衰老的重要病理基础，溶酶体中pH和Ca2+的变化在溶酶体介导的生理和病理过程中也起重要作用。在生理条件下，溶酶体内pH值在4.5左右，这种酸性环境可以维持质子梯度，进而影响溶酶体膜对不同离子（如Ca2+）的渗透性。同时，酸性环境也调节了溶酶体活性，影响自噬溶酶体的形成。更重要的是，溶酶体是细胞中重要的“钙库”，在维持Ca2+稳态以及信号转导中起着重要作用。例如，溶酶体中Ca2+浓度的过度降低会导致溶酶体功能障碍，从而导致细胞摄取和排泄功能异常，进一步引发自噬异常和衰老。因此，同时监测溶酶体内pH和Ca2+含量的实时动态变化具有重要意义。
图. Aβ诱导刺激下神经元溶酶体内pH和Ca2+的实时荧光寿命成像
因此，我们成功设计并制备了一种基于荧光寿命的DNA纳米探针，实现细胞溶酶体中pH和Ca2+高准确、高灵敏的定量分析和实时成像研究。
这一成果近期发表在Cell出版集团期刊iScience上，文章的第一作者是华东师范大学博士研究生张中惠，通讯作者为华东师范大学田阳教授和刘智超博士。