細胞表面工程在細胞膜成像中的應用.pdf

1、細胞膜是一種關(guān)鍵細胞器，它在結(jié)構(gòu)上構(gòu)成了細胞的邊界以保持整個細胞的完整性，又在功能上與細胞貼壁、遷移、增殖、胞吞、凋亡和信號轉(zhuǎn)導等重要生命活動密切相關(guān)。對細胞膜結(jié)構(gòu)與功能的研究可以獲得關(guān)于細胞行為和狀態(tài)的重要信息。細胞膜熒光標記是細胞膜研究中最簡單和最重要的手段，它不僅可以直觀地觀察細胞膜的結(jié)構(gòu)，還可以動態(tài)追蹤其變化。目前常用的細胞膜熒光染料（如DiD家族和FM家族）面臨著容易被細胞內(nèi)吞、熒光穩(wěn)定性不足以及與免疫熒光染色不兼容等諸多問題

2、。另一方面，近年來興起的細胞表面工程技術(shù)，可以通過修飾細胞表面從而賦予細胞新的性質(zhì)和功能，因此引起越來越多的關(guān)注。本論文采用以疏水錨定為修飾策略的細胞表面工程技術(shù)，設計合成了若干新型細胞膜熒光成像試劑，大大改善了細胞膜的成像效果。
　　由于膽固醇分子具有優(yōu)異的細胞膜疏水錨定能力，我們首先基于膽固醇分子開發(fā)出了帶生物素基團的單位點細胞膜錨定試劑(cholesterol-polyethylene glycol-biotin，chol-

3、PEG-biotin)。通過該單位點膜錨定試劑使細胞表面生物素化后，可以高效地把修飾有親和素分子的量子點聚集到細胞膜上，從而實現(xiàn)基于量子點的抗光漂白細胞膜標記，使長時間細胞膜熒光成像觀察成為了可能。為了抑制細胞對細胞膜標記試劑的內(nèi)吞作用，我們又進一步開發(fā)了多位點膜錨定試劑。該試劑以乙二醇殼聚糖(GC)高分子為骨架，側(cè)鏈以末端接有膽固醇基團的聚乙二醇鏈段(PEG-cholesterol)為多位點錨定單元，以異硫氰酸熒光素(FITC)為熒光

4、單元。由于該試劑具有多個膜錨定位點，而且分子量大，所以其被細胞內(nèi)吞的程度大大減弱。除此之外，我們將多位點錨定策略升級為由生物素與親和素介導的雙重修飾法，避免了多位點試劑容易從細胞膜脫落而使細胞膜上熒光信號減弱的缺陷。該方法不僅將成像保持至8h以上，而且實現(xiàn)了免清洗細胞膜成像。另外，我們還發(fā)現(xiàn)多位點錨定分子具有構(gòu)象調(diào)整能力，使其不僅能夠通過疏水錨定作用實現(xiàn)動物細胞膜成像，還可通過靜電相互作用實現(xiàn)真菌和細菌的細胞壁成像，使細胞表面標記具有普