基于暗场光谱成像的单分子力谱分析及其在单细胞水平上机械力信号传导中的应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21605045
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0404.化学与生物传感
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Mechanical force signaling between cells and extracellular environmental has been generally recognized as the biological foundation of different important physiological processes including the senses of touch, hear, pressure, pain and balance. The disorders in the feelings of mechanical force by cells in these processes are closely related to many clinical diseases, for example, hearing loss and muscular dystrophy. Recent investigations have also revealed that mechanical force plays significant regulatory roles in many fundamental biological functions, such as cell adhesion, migration, proliferation and differentiation, which are involved in the physiological processes including tissue development, cancer metastasis, wound healing and so on. Therefore, investigating mechanical force transduction at single-cell level has great significance for biological and physiological studies. By taking advantage of the superior properties of plasmonic nanoparticles and dark-field spectral imaging, we designed a novel dark-field single-molecule force spectroscopy. With this technique, the distribution and fluctuation of mechanical signals at single-cell level during different biological processes including cell migration, cell proliferation and cell differentiation be investigated. The correlation between cell functions and mechanical signal regulation can also be revealed. These investigations are promising to provide new way for quantitative analysis of mechanical signal transduction with high spatial and temporal resolution, which has profound impact for the studies in the field of biomechanics, mechanical signal transduction mechanisms, mechanical signal disorder induced diseases and dynamics of cellular cytoskeleton.
细胞对环境中机械力信号的感知是触觉,听觉,压觉、痛觉以及平衡觉等在内的许多重要生理过程的生物学基础,这一感受过程的紊乱也与很多临床疾病密切相关。近年来的研究表明,机械力信号在许多细胞生物学过程中也起到关键作用。因此,在细胞层面上研究机械力信号及其传导机制具有重要的生物学与生理学意义。本项目计划综合利用等离激元纳米粒子独有的优良性能和暗场光谱成像技术的优势,发展新型高灵敏暗场单分子力谱分析技术。利用该技术考察细胞迁移、分裂与分化等一系列细胞生命活动中的机械力信号的分布差异与变化规律,探索机械力信号变化与细胞活动的动态关联,并研究机该异常变化对细胞正常生物学功能的影响。本研究项目的开展有望为细胞生物学中的机械力相关过程提供高分辨率的定量分析手段,从而为细胞力学,机械力信号的传导机制,机械力信号紊乱相关疾病的发病机理以及细胞骨架动力学等基础与应用研究产生重要的影响。

结项摘要

细胞对环境中机械力信号的感知是触觉,听觉,压觉、痛觉以及平衡觉等在内的许多重要生理过程的生物学基础,这一感受过程的紊乱也与很多临床疾病密切相关。近年来的研究表明,机械力信号在许多细胞生物学过程中也起到关键作用。因此,在细胞层面上研究机械力信号及其传导机制具有重要的生物学与生理学意义。本项目利用等离激元纳米粒子独有的优良性能和暗场光谱成像技术的优势,发展了新型高灵敏暗场单分子力谱分析技术。利用该方法,实现了同时测量贴壁细胞表面多个力学信号受体分子感知机械力信号的动态变化,并对外界刺激诱导机械力信号传导的过程进行了实时监测。这一方法的开发和应用研究,为细胞生物力学信号传导的调节过程及相关机制的研究提供了新的分析工具。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Sequence-Modulated Interactions between Single Multivalent DNA-Conjugated Gold Nanoparticles
单个多价 DNA 缀合的金纳米颗粒之间的序列调节相互作用
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.7b00763
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Analytical Chemistry
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Qiao Chunyan;Wu Jia;Huang Zhenrong;Cao Xuan;Liu Jiayu;Xiong Bin;He Yan;Yeung Edward S.
  • 通讯作者:
    Yeung Edward S.
Single Plasmonic Nanosprings for Visualizing Reactive-Oxygen-Species-Activated Localized Mechanical Force Transduction in Live Cells
用于可视化活细胞中活性氧激活的局部机械力传导的单等离子体纳米弹簧
  • DOI:
    10.1021/acsnano.6b06591
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Nano
  • 影响因子:
    17.1
  • 作者:
    Xiong Bin;Huang Zhenrong;Zou Hongyan;Qiao Chunyan;He Yan;Yeung Edward S.
  • 通讯作者:
    Yeung Edward S.
A surface-engineered NIR light-responsive actuator for controllable modulation of collective cell migration
表面工程近红外光响应致动器,用于可控调节集体细胞迁移
  • DOI:
    10.1039/c9tb01038f
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry B
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Liu Jiayu;Shang Jinhui;Chen Yancao;Tian Yueyue;Yang Qian;Chen Mei;Xiong Bin;Zhang Xiao Bing
  • 通讯作者:
    Zhang Xiao Bing
Real-time observation of dynamic heterogeneity of gold nanorods on plasma membrane with darkfield microscopy
暗场显微镜实时观察质膜上金纳米棒的动态异质性
  • DOI:
    10.1007/s11426-019-9444-9
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
    SCIENCE CHINA-CHEMISTRY
  • 影响因子:
    9.6
  • 作者:
    Ge, Feng;Xue, Jianfeng;He, Yan
  • 通讯作者:
    He, Yan

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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