利用亚细胞定位表达的蛋白质光敏剂光动力调控G蛋白偶联受体

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31670856
项目类别：
面上项目
资助金额：
65.0万
负责人：
崔宗杰
依托单位：
北京师范大学
学科分类：
C0503.细胞感应与环境生物物理
结题年份：
2020
批准年份：
2016
项目状态：
已结题
起止时间：
2017-01-01 至2020-12-31

项目参与者：
姜文亿；郭海燕；刘金帅；李园；梁栋英；郭文贺；靳曼；
关键词：
光生物效应光敏作用光敏化合物可见光光化学效应

项目摘要

The emergence in recent years of genetically-encoded protein photosensitisers has made it possible to target precisely photodynamic action or singlet oxygen to subcellular organelles or functional proteins. Therefore it has become possible to oxidatively regulate speciffic subcellualr organnelles and functional proteins. We aim to express protein photosensitisers KillerRed, miniSOG, SOPP at the plasma membrane, mitochondria, lysosomes, or the endoplasmic reticulum in AR4-2J, CHO-K1, and GH3 cells, to compare the photodynamic modulation of CCK1, P2Y1, H1, TRH1 receptors and the modulation of the receptor-mediated cytosolic calcium oscillations. We also aim to examine photodynamic regulation of receptor efficacy, and to examine the sequential regulation of receptor by singlet oxygen and superoxide anion. Selective illumination techniques have now made it possible to quantitate the influence of cellular region on the whole cell, and selected cells on the whole cell cluster. Such works will help to establish protein photosensitiser photodynamic action as powerful tools in cell physiology research.

近年来涌现出来的基因编码的蛋白质光敏剂，使得光动力作用或单线态氧发生的亚细胞定位，变得精细可控。因而蛋白质光敏剂的光动力作用，有望实现对特定亚细胞部位或特定功能蛋白的靶向氧化性调控。项目拟将蛋白质光敏剂毒杀红KillerRed、迷你单miniSOG、单蛋敏SOPP在AR4-2J、CHO-K1、GH3细胞亚细胞定位表达，研究细胞质膜、线粒体、溶酶体、内质网定位的光动力作用，对CCK1、P2Y1、H1、TRH受体本身，及对其所介导的胞浆钙振荡的调控作用；研究光动力作用对受体有效性的调控；研究单线态氧和超氧阴离子顺序氧化对受体活性的影响。改变选择性光照光斑的大小、光强，阐明细胞局部对整体的影响，及各个细胞对整个细胞团块的影响。通过这些研究有望将蛋白质光敏剂的光动力作用，转变为有效的细胞生理学研究工具。

结项摘要

近年来涌现出来的基因编码的蛋白质光敏剂，使得光动力作用或单线态氧发生的亚细胞定位，变得精细可控。因而蛋白质光敏剂的光动力作用，有望实现对特定亚细胞部位或特定功能蛋白的靶向氧化性调控。将蛋白质光敏剂(KillerRed, miniSOG, miniSOG2, SOPP, Mr4511C71G, DsFbFP)在AR4-2J细胞亚细胞定位表达，研究光照后亚细胞特异性定位的光动力作用所产生单线态氧分子，对CCK1受体的调控作用，阐述了质膜、线粒体、溶酶体定位光动力作用对CCK1受体激活的特征。研究了Met / Cys小分子氧化剂，化学光敏剂磺酸化铝络酞菁(SALPC)、基因编码的蛋白质光敏剂光动力作用，对GH3细胞TRH1R受体，CHO-K1细胞异源表达的P2Y1、H1、TRH1R受体的调控作用。证实单线态氧分子敏化hH1R和hP2Y1R，但是对h,rTRH1R没有任何影响。发现化学光敏剂SALPC在没有光照时，以及miniSOG光动力作用，均可永久性激活CCK2R受体。证明SALPC光动力作用在大鼠胰腺腺泡细胞对CCK1R的永久性激活，对应CCK1R受体蛋白从二聚体的完全单体化；阈值下的SALPC光动力作用可固化CCK刺激CCK1R受体蛋白单体化的量效曲线。这一在分离纯化大鼠胰腺腺泡细胞质膜蛋白所显示的量效曲线，与CCK刺激分离大鼠胰腺腺泡细胞所导致淀粉酶分泌的量效曲线，在生理性CCK浓度范围完全重合。研究发现胞外组蛋白高浓度时湮灭分离大鼠胰腺腺泡细胞及AR4-2J细胞CCK1和M3型受体所引发胞浆钙振荡，但是低浓度时激活AR4-2J细胞质膜TLR9激活所介导胞浆钙振荡，从而确立分泌上皮细胞质膜TLR9与钙信号通路相偶联。发现胰腺星形细胞对胰腺腺泡细胞钙信号的刹车样作用，而且这种作用可被星形细胞中甲硫氨酸亚砜还原酶(Msr)表达水平所调控。