半合成生物傳感器揭示輔酶A代謝平衡

CoA半合成生物傳感器以及對CoA代謝平衡的重新詮釋 受訪者供圖

CoA由維他命B5在體內合成，是人體內最重要的代謝物（輔酶）之一，其參與體內眾多代謝通路，比如三羧酸循環、氨基酸代謝、蛋白翻譯后修飾以及基因表達調控等。“已有研究證明，神經退行性疾病、肥胖以及腫瘤等代謝性疾病的發生發展都與CoA的代謝失調密切相關。”薛林介紹。

然而，自1946年細胞內的CoA被發現以來，至今仍未找到能夠在活細胞內準確檢測其濃度和分布的有效方法，導致人們對細胞如何調控CoA的平衡與代謝過程還不明確，與其相關疾病的分子機制更是知之甚少。

此次工作中，研究人員采用蛋白質標記技術構建了針對CoA的半合成生物傳感器。“這種傳感器是由自標記蛋白、熒光蛋白以及CoA受體蛋白構成的復合體。其具有熒光，與CoA結合后熒光顏色會發生改變，再通過檢測熒光顏色變化從而實現CoA的定量檢測。”薛林解釋說。

研究人員進一步利用該傳感器首次實現了活細胞細胞質和線粒體內CoA的原位分析，揭示了CoA在亞細胞內的平衡與代謝調控機制。利用熒光壽命成像技術，研究人員還首次實現了對不同細胞系細胞質及線粒體內游離CoA濃度的準確測定。

薛林表示，“由此，我們為開發CoA代謝相關的神經及代謝疾病的抑制劑或藥物提供了高效的分子工具，有助于實現對腫瘤等疾病的治療。此外，我也希望CoA傳感器可以被更多生物學家所使用，揭示更多CoA相關的生命科學問題。”

審稿人認為: “CoA在能量和脂肪代謝中具有核心地位，如何檢測其在細胞內的波動長期困擾著生物學家，薛博士及其合作者首次報道了CoA特異性的生物傳感器，直接解決了這些挑戰，并為這些問題提供優雅的解決方案。”