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摘要随着工业污染问题的日趋严重，重金属离子正悄然沿着食物链富集到高级生物体内，并且无法被生物降解为无害物质，最终进入人体内，却难以排除，造成重要器官的慢性中毒。重金属离子毒性潜伏期漫长，使人们容易忽视该安全隐患。因此，及早发现体内是否存在多余的重金属离子，如何使细胞及时感应到重金属离子的威胁则具备了重要研究意义。<br>　　天然多糖所具备的生物活性通常依赖与受体的相互识别、相互作用，可以实现分子识别与信息传递的功能。我们借助天然多糖设计了一款特异性识别细胞外重金属离子的感应器——HisHA，即组氨酸修饰透明质酸。组氨酸赋予透明质酸新的功能，使其能够增强细胞对胞外重金属离子的识别及信息传递，这是一项具有挑战的、重要的生物医学应用前景的工作。<br>　　本文以重金属Ni2+为例，利用组氨酸的咪唑环与Ni2+之间的高亲和性，组氨酸功能化透明质酸与Ni2+形成球形颗粒，被透明质酸特异性受体——CD44受体识别结合，诱导细胞信号转导，人为调控细胞对Ni2+的识别。本文中组氨酸通过酰胺化反应修饰透明质酸制得HisHA，利用核磁共振法及元素分析显示修饰率为22.43％;将HisHA与Ni2+共孵育后，使用粒径分析仪测定HisHA-Ni粒径分布，透射电子显微镜观察其形态，结果显示HisHA∶NiSO4·6H2O质量比分别为1∶0.3时，HisHA-Ni粒径平均为193.0nm，透射电子显微镜图片显示HisHA-Ni为形态完整的球形。本文使用免疫荧光观察到Ni2+通过HisHA与CD44受体结合并引起CD44受体聚集，从而改变细胞信号转导，接着通过转染NF-κB-GFP报告基因质粒验证HisHA-Ni激活NF-κB信号通路。ChIP实验证实活化后的NF-κB转入细胞核与TNF-α启动子结合，同时通过Q-PCR检测到TNF-α的mRNA表达水平显著提高。以上结果表明，组氨酸修饰透明质酸后，赋予透明质酸新的功能，即HisHA结合Ni2+能够引起细胞表面CD44受体聚集，活化NF-κB信号通路，并使得下游炎症因子TNF-α表达增加，所以HisHA实现了细胞对Ni2+特异性感应功能，并提高了细胞防御能力。因此，HisHA这类聚合物可以成为出色的细胞传感器，使细胞特异性识别并响应细胞外重金属离子，达到精准地调控细胞的目的。