石墨烯量子点调控蛋白异常相分离的研究进展

在正常生理状态下，蛋白质通过液-液相分离（LLPS）执行多种重要生物学功能，尤其是在无膜细胞器动态组装中起到关键作用。然而，一旦相分离过程发生异常，蛋白质可能从可逆的液-液相转变为不可逆的液-固相，从而形成不可逆的淀粉样聚集，这一不可逆的聚集过程与多种神经退行性疾病如肌萎缩侧索硬化症（ALS）等密切相关。因此，有效调控蛋白的异常相分离过程，进而抑制淀粉样纤维的形成，成为当前研究的重点。

石墨烯量子点（GQDs）凭借其能够穿透血脑屏障的能力、良好的生物相容性、高度的可定制性以及出色的光学特性，在化学生物学、生物医学和材料科学等多个领域展示出广泛的应用前景。基于此，本研究致力于设计和合成可以靶向细胞质与细胞核的GQDs，并深入研究了这些GQDs对于ALS相关致病蛋白FUS与TDP-43相分离行为以及淀粉样纤维形成过程的影响，从而为神经退行性疾病的研究与治疗开辟了新的视角和策略。

上海交通大学代彬团队、Bio-X研究院李丹团队和上海大学王亮团队联合发现，GQDs能够靶向细胞核调控渐冻人症TDP-43蛋白的相分离和不可逆聚集现象。尽管当前许多研究集中于调控TDP-43在细胞质中的聚集，但越来越多证据表明，在神经退行性疾病（如额颞叶痴呆症和阿尔茨海默病）受影响的大脑区域，细胞核内也会存在TDP-43聚集。该研究团队使用1,5-二氨基萘作为前体，合成了三种氯元素修饰的GQDs，这些GQDs能够进入细胞核（图1 a-c）。