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应用光点击化学实现糖类的三重正交标记
摘要： 多种生物分子的双正交标记是当前化学生物学的研究热点。对于糖类的可视化研究，代谢糖工程（MGE）已被证明是有效方法。本研究报道腈亚胺-烯烃环加成反应（光点击反应）可作为MGE中的理想连接反应。通过使用一种含丙烯酰胺报告基团的甘露糖胺衍生物（该衍生物能被细胞高效代谢并在光点击反应中快速反应），我们实现了活细胞表面唾液酸的标记。通过对多种烯烃的筛选发现，先前报道的适用于逆电子需求Diels-Alder（DAinv）反应的氨基甲酸酯连接甲基环丙烯报告基团，在光点击反应中表现出出人意料的低反应活性。这使我们首次通过结合DAinv、光点击和无铜点击化学，实现了糖链的三重标记。
关键词： 碳水化合物、四嗪、生物正交反应、点击化学、代谢工程
更新于2025-09-23 15:21:21
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通过快速激光质谱技术对生物合成文库进行离群筛选
摘要： 借助DNA合成与分子克隆技术的进步，合成生物学日益采用大规模构建文库来探索广阔的设计空间。对于生物合成途径工程而言，筛选这些文库以获取多种目标代谢产物的能力至关重要。若目标代谢物或代谢表型难以测量，筛选工作很快就会成为涉及耗时培养、样本制备和提取的主要瓶颈。为此，我们展示了自动化激光辅助快速蒸发电离质谱技术（LA-REIMS）——一种环境激光解吸电离质谱技术——如何无需样本制备或提取，直接对琼脂平板上的酵母菌落进行快速质谱分析。我们利用LA-REIMS以每分钟6个菌落的速度，直接评估酵母菌落中紫罗兰素和桦木酸的生产水平。随后，我们通过不到4小时筛选450多个酵母菌落，同时实时生成每个菌落的可回收甘油菌种，展示了LA-REIMS的高通量能力。这证明LA-REIMS可作为液相色谱-质谱联用（LCMS）等下游定量方法的预筛选工具。通过LA-REIMS预筛选数百个菌落，我们成功分离并验证了一个桦木酸产量提高2.5倍的菌株。最后，我们证明LA-REIMS能检测27种不同生物分子中的20种，展示了该技术在代谢物检测中的广泛应用性。LA-REIMS的快速自动化特性使其成为补充当前学术和工业流程中现有筛选技术的宝贵新技术。
关键词： 合成生物学、代谢工程、快速蒸发电离质谱、环境质谱、高通量筛选
更新于2025-09-19 17:13:59
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双模态成像引导下小鼠脑卒中生物正交标记间充质干细胞的精准追踪
摘要： 在活体受试者移植后对干细胞进行无创且精准的追踪，对于监测干细胞去向及其体内命运（这与治疗效果密切相关）至关重要。在此，我们开发了双环[6.1.0]壬炔（BCN）偶联的乙二醇壳聚糖纳米颗粒（BCN - NPs），作为双模态干细胞成像探针的递送系统。将近红外荧光（NIRF）染料Cy5.5化学偶联到BCN - NPs上，然后将油酸包被的超顺磁性氧化铁纳米颗粒（OA - Fe3O4 NPs）封装进BCN - NPs中，从而制得Cy5.5标记且封装了OA - Fe3O4 NPs的BCN - NPs（BCN - dual - NPs）。为了对人脂肪间充质干细胞（hMSCs）进行生物正交标记，首先，通过代谢糖工程学方法用四乙?；疦 - 叠氮乙酰 - D - 甘露糖胺（Ac4ManNAz）处理hMSCs，使其表面生成叠氮基（ - N3）。其次，在体外通过生物正交点击化学成功地将细胞表面的叠氮基与BCN - dual - NPs进行化学标记。与仅采用纳米颗粒标记技术相比，这种hMSCs的生物正交标记可大大提高细胞标记效率、安全性和成像灵敏度。通过脑实质内注射，在光血栓性中风小鼠模型中对生物正交标记的hMSCs进行了双模态成像引导的精准追踪。最后，利用NIRF/T2加权磁共振（MR）双模态成像，可在14天内有效追踪BCN - dual - NPs标记的hMSCs从植入部位向脑中风病灶的迁移情况。我们的观察结果通过提供体内和体外具有安全性和高标记效率的生物正交标记干细胞成像，为再生医学中生物正交标记的干细胞成像提供了一种潜在的应用途径。
关键词： 代谢工程、双模态成像、生物正交点击化学、干细胞追踪、成像探针、脑卒中
更新于2025-09-16 10:30:52