【材料】Angew. Chem.：上转换纳米材料标记跟踪神经元细胞内动力蛋白学术资讯

来源：X一MOL资讯

细胞内物质的传输与动力蛋白息息相关。动力蛋白又称分子马达，它装载着诸如细胞器，蛋白质，mRNA 之类的货物，行走于细胞内的微管之上，并将这些货物从一处转运到另一处，维持着细胞内物质运输的正常运转。对于纤长的神经细胞来说，动力蛋白显得尤为重要，在神经元内，动力蛋白需要频繁往返于神经元胞体与轴突末端之间进行物质传递，而动力蛋白的失效往往与神经疾病紧密相关。

在活体神经元内对单个动力蛋白的实时追踪成像可以帮助人们更深入的探索动力蛋白运动机理、神经疾病病理以及大脑中各类神经回路的作用。以往，人们往往依赖于荧光蛋白的荧光信号去定位动力蛋白，但是受到荧光蛋白光稳定性以及细胞内荧光物质背景荧光的影响，成像的信噪比与视场深度常常不尽如人意，这造成了人们无法长时间连续观测活体细胞内的动力蛋白的运动情况。

近日，新加坡国立大学刘小钢教授团队、Angelo All 团队与日本RIKEN脑科学研究所T. McHugh教授团队合作报道了一种运用上转换纳米材料进行细胞内单个动力蛋白的实时追踪的方法。上转换纳米材料，作为一种在低能量近红外光激发下发射高能量可见光的荧光材料，在生物成像应用中具有光稳定性强，成像深度深以及无背景荧光干扰的优点。实验发现当把上转换纳米材料与神经元的轴突共同培养之后，上转换材料会通过胞吞的方式进入神经元轴突，并存储在核内体之中。当含有上转换材料的核内体与神经元中的动力蛋白结合后，动力蛋白会将上转换材料认作细胞自身的货物，将其以每秒1-2微米的速度单向运送到几十微米之外的神经元胞体之中。在荧光显微镜之下，单个动力蛋白的实时位置可由上转换材料的发光信号代表，由此，人们可通过上转换纳米材料的发光研究动力蛋白在不同环境下的运动模式，从而更加深入的理解动力蛋白货物运输的机理。除此之外，利用上转换材料可以在神经元内通过动力蛋白单向运输这一特点，该研究团队也成功将上转换纳米材料运用于大脑内神经回路的成像之中。这项基于上转换纳米材料的神经成像技术有助于人们更敏锐的探测到特定的神经细胞在大脑中的空间分布，从而帮助人们更加深入的理解大脑运作的方式。

Visualization of Intra-neuronal Motor Protein Transport through Upconversion Microscopy

Xiao Zeng, Shuo Chen, Adam Weitemier, Sanyang Han, Agata Blasiak, Ankshita Prasad, Kezhi Zheng, Zhigao Yi, Baiwen Luo, In-Hong Yang, Nitish Thakor, Chou Chai, Kah-Leong Lim, Thomas J. McHugh, Angelo H. All, Xiaogang Liu

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201904208

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