微管、微丝等细胞骨架网络结构，参与细胞信号传导、物质运输和形态维持，其功能异常与肿瘤、神经退行性疾病和炎症损伤等多种疾病演进密切相关，是潜在药物靶标。然而，现有分子探针难以在活细胞中精准调控细胞骨架功能并解析其互作网络。针对这一问题，复旦大学药学院王璐团队开发了一类激活型单线态氧光敏探针，可在活细胞中对微管和微丝等靶标进行精准光控调节，并成为用于细胞骨架互作网络相关蛋白质组学研究工具。相关成果以“Binding-activated ¹O₂-genic Photosensitizers for Live-cell Control and Proteomic Mapping of Cytoskeletal Networks”为题发表于Angewandte Chemie International Edition杂志。
图1.激活型单线态氧光敏探针用于细胞骨架网络蛋白组学和功能调控研究
研究团队采用“磺酰胺–PEG₂–配体”模块化设计，将细胞骨架靶向配体与罗丹明类单线态氧光敏骨架结合，构建了SOG550-tubulin和SOG550-actin两类探针。探针在溶液中主要呈不可激发的螺内酰胺结构，结合微管或微丝后，则转变为可产生¹O₂的两性离子结构。两种探针在活细胞中均具有良好的细胞骨架选择性和结合激活特性，光照后数秒内即可破坏细胞骨架网络。研究表明，局部微管受损后，线粒体融合迅速受阻并发生碎片化，溶酶体长距离运输受到抑制，其运动轨迹、速度和定向运动比例明显下降。此外，该体系利用光控、温和的¹O₂生成，可对微管或微丝相关蛋白网络进行选择性邻近标记，并发现此前尚未表征的微管-微丝界面双重互作蛋白，为解析细胞骨架网络的互作关系和功能耦联提供了新的蛋白质组学工具。
论文第一作者为复旦大学药学院博士后邢刚、博士生董郅豪以及中国科学院分子细胞科学卓越创新中心博士生孙昊。复旦大学王璐研究员为最后通讯作者，复旦大学李聪教授和中国科学院分子细胞科学卓越创新中心韩硕研究员为共同通讯作者。项目得到科技部重点研发计划、国家自然科学基金、上海市基础研究特区计划、上海市科技创新行动计划国际科技合作项目等基金支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.3832427
