JACS：开发出新型脂肪酸探针，揭示癌细胞对脂肪酸的不同需求
来源：本站原创 2021-07-17 06:54
2021年7月17日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国加州大学河滨分校和系统生物学研究所的研究人员开发出一种能够显示单个细胞如何吸收脂肪酸的新方法，从而让人们对癌症生物学有了新的认识。相关研究结果于2021年7月15日在线发表在Journal of the American Chemical Society期刊上，论文标题为“Single
2021年7月17日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自美国加州大学河滨分校和系统生物学研究所的研究人员开发出一种能够显示单个细胞如何吸收脂肪酸的新方法，从而让人们对癌症生物学有了新的认识。相关研究结果于2021年7月15日在线发表在Journal of the American Chemical Society期刊上，论文标题为“Single-Cell Profiling of Fatty Acid Uptake Using Surface-Immobilized Dendrimers”。论文通讯作者为加州大学河滨分校助理教授Min Xue博士和系统生物学研究所助理教授Wei Wei博士。
脂肪酸与葡萄糖和氨基酸一样，是细胞生长和增殖的主要能量来源，而异常的脂肪酸代谢在癌症中经常出现。Xue实验室和Wei实验室多年来一直合作开发一系列化学探针和分析方法，用于定量确定细胞葡萄糖吸收、乳酸产生、氨基酸吸收和其他与癌症有关的代谢物。 然而，与葡萄糖和氨基酸不同，脂肪酸在细胞中的吸收机制却鲜为人知，难以辨别。在单细胞水平上测量脂肪酸摄取的技术工具极其有限。
Wei说，“这项研究是第一个在单细胞分辨率下分析脂肪酸摄取与癌细胞异常蛋白信号的例子，代表了单细胞代谢测定的一个重要进展。”
为了分析脂肪酸的吸收情况，这些作者选择了一种结构上与天然脂肪酸相似的替代分子---叠氮修饰的脂肪酸类似物。这种相似性欺骗了细胞，使其像天然脂肪酸的一样吸收这些替代分子。然后，通过使用一种独特的树状分子（dendrimer）---一种树状聚合物，他们实现了对单细胞中这些替代分子的精确定量。
利用新型脂肪酸探针检测脂肪酸吸收，图片来自Journal of the American Chemical Society, 2021, doi:10.1021/jacs.1c05103。
具体而言，他们使用叠氮修饰的脂肪酸类似物和表面固定化的携带二苯基环辛炔（dibenzocyclooctyne, DBCO）基的树枝状大分子（作为脂肪酸探针）来检测脂肪酸摄入。这种脂肪酸探针和BHQ2-叠氮化物猝灭剂（BHQ2-azide quencher）分子之间的竞争以浓度依赖的方式产生荧光信号。
这些作者将这种新的单细胞工具应用于一种脑癌模型，发现脂肪酸吸收受到mTOR的两个下游效应蛋白---p70S6K和4EBP1---的不同调节，其中mTOR是细胞增殖和蛋白合成的关键调节蛋白。这些结果显示，在这些脑癌细胞中，当肿瘤基因受到抑制或葡萄糖代谢减弱时，脂肪酸代谢发生补偿性激活，并发现了一种新的共同靶向p70S6K和脂肪酸代谢以协同阻止肿瘤生长的组合疗法。
Xue说，“这种新型工具为研究脂肪酸代谢如何影响生物系统开辟了新途径。它也激励我们开发更多用于单细胞分析的代谢探针。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Zhili Guo et al. Single-Cell Profiling of Fatty Acid Uptake Using Surface-Immobilized Dendrimers. Journal of the American Chemical Society, 2021, doi:10.1021/jacs.1c05103.
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