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Method Article
该协议描述了使用笼子分子胶标签的光触发核移位的客人在活细胞中的位置。该方法对现场选择性核靶向药物的输送具有广阔的应用前景。
细胞核是作为亚细胞药物传递靶点的最重要的细胞器之一, 因为基因复制和表达的调节对治疗各种疾病是有效的。在这里, 我们展示了光触发核移位的客人使用笼分子胶 (笼胶 r) 标签, 其多个鸟苷离子 (gu+) 挂件是由一个阴离子光裂解组 (丁酸酯取代硝基甲氧基酯;文学学士nvoc)。贴有笼状胶 r 标记的客人通过内吞进入活细胞, 并留在内质体中。然而, 在光辐射下,笼胶-r 被转化为不带多个 gu+吊坠的未分类分子胶 (Uncaged-r), 便于客人的内部逃逸和随后的核移位。这种方法对于现场选择性核靶向药物输送很有希望, 因为标记的客人只有在光辐照时才能迁移到细胞质中, 然后是细胞核。笼中胶粘剂 r 标签可以提供大分子客人, 如量子点 (qd) 以及小分子客人。笼中胶-r 标签不仅可以用紫外光照射, 还可以用双光子近红外 (nir) 光进行解锁, 从而深入组织。
携带遗传信息的细胞核是作为亚细胞药物传递靶点最重要的细胞器之一, 因为基因复制和表达的调节对治疗包括癌症和基因在内的各种疾病是有效的疾病1,2,3。对于核输送药物, 核定位信号 (nls)4、5、6 等肽标记的共轭已被广泛研究。然而, 为了减少不想要的副作用, 对核转移进行时空控制是必要的。
以前, 利用笼子 nls7、8、9实现了蛋白质在细胞核中的光触发移位。nls 通过与细胞质转运蛋白结合而迁移到细胞核中.在所报道的方法中, 采用遗传密码扩展技术 9, 通过微注射8将带有冠状 nls 的客人蛋白直接整合到细胞质中, 或在目标细胞中表达。因此, 一种既能实现细胞吸收又能实现光致核转移的方法, 有利于实际应用。
在此, 我们描述了光触发核移位的客人在活细胞使用树突状胶-r,图 1)标签活细胞。水溶性分子胶10,11,12,13, 14, 15,16, 17,18,19,20,21,22,23轴承多个 gu+吊坠以前已经开发, 其中紧密粘附蛋白质11,12,13,14,15, 16,17,核酸18,19,20, 磷脂膜21, 和粘土纳米板22,23通过在目标上的 gu+挂件和氧阴离子基团之间形成多个盐桥。笼胶 r的 gu +吊坠受阴离子光裂解组丁酸取代的硝基氮氧基 (banvoc) 的保护。贴有笼状胶 r 标记的客人通过内吞进入活细胞, 并留在内染色体中 (图 2)。在光照射下, c形胶-r 的banvoc 基团分离出一种不带多个 gu+吊坠的未分类分子胶 (解链胶 r), 从而促进了标记客人的迁移进入细胞质, 然后是细胞核 (图 2)。通过暴露在 uv 或双光子近红外 (nir) 光下, 可以在不产生严重光毒性的情况下, 取消笼子胶-r 标记。我们用量子点 (qd) 和荧光染料 (硝基苯并二恶唑), 用胶格 r 标记演示了高分子嘉宾和小分子嘉宾的时空控制核输送;(nbd), 分别作为例子。
图 1:笼胶-r 的原理图结构.环胶 r 的9个鸟离子 (gu+) 吊坠受丁酸取代的硝基硝基氧氧氧烷基 (banvoc) 保护。banvoc 基团通过紫外或双光子近红外光的照射进行切割。用硝基苯二唑 (nbd) 或二苯环磷酰胺 (dbco) 对环胶-r 的焦核进行了功能化处理。在引用20的允许下重新打印。请点击这里查看此图的较大版本.
图 2: 与带笼子胶粘剂 r 标记共轭的来宾的光触发核移位示意图.通过内吞将客魔/笼胶-r 共轭带入活细胞。在光照射下,笼子胶质 r 标签被取消, 以产生一个取消胶-r 标签, 这可以促进标记的客人的内部染色体逃逸。随后, 贴有标记的客人迁移到细胞核中。在引用20的允许下重新打印。请点击这里查看此图的较大版本.
1. 使用笼子胶粘剂 r 标签的客人的准备
图 3:笼式胶-qd 制备示意图.请点击这里查看此图的较大版本.
2. 为显微观察制备 hep3b 细胞样本
3. 紫外光触发的小分子宾客核转移观测
4. 双光子近红外光触发的小分子宾客核转移观测
5. 紫外光触发的大分子宾客核转移观测
6. 细胞活力检测
在光照射前, 用笼状葡萄-nbd 培养的 hep3b 细胞从其内部显示出点状荧光发射 (ext = 488 nm;图 4 a 和4A, 绿色)。在543纳米的激发下, 红荧光染料 (图 4b和4B, 红色) 得到了类似的显微图像, 表明笼子葡萄-nbd 在内质体中局部化。因此, 在细胞核外观察到可分配给cagedglar-nbd (
以前使用 cagednls 7、8、9实现了对光触发蛋白质转移到细胞核中的研究。如前所述, 这些方法需要额外的技术, 以纳入 nls 标记的蛋白质到细胞质。相反, 我们的 c蒂胶粘剂-r 标签不仅可以实现光致核的移位, 还可以让客人的手机吸收。笼胶- r标记的这一特性有利于在体内应用。
笼子...
作者没有什么可透露的。
我们感谢东京大学纳米生物集成中心。这项工作得到了青年科学家补助金 (b) (26810046) 至 k. o. 的支持, 并得到了对 t. a. r. m. 的特别促进研究补助金 (25000005) 的部分支持, 感谢日本促进科学协会研究研究研究研究研究研究研究研究研究研究研究金 (jps)。), 为青年科学家和主要研究生院 (gplli) 计划。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Azide-PEG4-NHS ester | Click Chemistry Tools | AZ103 | |
Q-dot 655 ITK | Invitrogen | Q21521MP | |
Regenerated cellulose membrane (MWCO 3,500) | NIPPON Genetics | TOR-3K | |
Regenerated cellulose membrane (MWCO 25,000) | Harvard Apparatus | 7425-RC25K | |
Hep3B Cells | ATCC | HB-8064 | |
8-chambered glass substrate | Nunc | 155411JP | |
96-well culture plate | Nunc | 167008 | |
Eagle's minimal essential medium (EMEM) | Thermo Fisher Scientific | 10370-021 | |
Fetal bovine serum (FBS) | GE Healthcare | SH30406.02 | |
Dulbecco's phosphate buffer saline (D-PBS) | Wako Pure Chemical Industries | 045-29795 | |
LysoTracker Red | Lonza Walkersville | PA-3015 | |
Hoechst 33342 | Dojindo | H342 | |
Cell Counting Kit-8 | Dojindo | CK04 | |
Confocal laser scanning microscope | Carl-Zeiss | LSM 510 | Equipped with two-photon excitation laser (Mai Tai laser, Spectra-Physics) |
Confocal laser scanning microscope | Leica | TCS SP8 | |
Xenon light source | Asahi Spectra | LAX-102 | |
Microplate reader | Molecular Devices | SpectraMax Paradigm |
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