元素百科为您介绍华东理工等研制新型光可控化学探针工具。华东理工大学和中科院上海药物所的一项合作研究为细胞的靶向、精准功能标记研究提供了新的光可控化学探针工具。相关研究成果日前在线发表于《自然—通讯》。 传统荧光探针易受生物背景光干扰，且通常只能通过被动扩散进入细胞产生待测物识别信号，造成探测的低精确性。为解决这一问题，研究人员通过将螺吡喃光致变色分子、1，8-萘酰亚胺荧光团与具备膜受体主动靶向功能的半乳糖分子共价连接，创制了可通过远程光控实现细胞精准定位及靶标识别的光致变色荧光探针。研究发现，通过紫外/可见光的循环照射可实现对探针螺吡喃/部花青结构的可逆调控，进而实现探针萘酰亚胺荧光发射的循环“开/关”控制。此外，探针的螺吡喃态与细胞内广泛存在的硫化物不发生相互作用，而当远程光激活其部花青态时，探针可迅速与亚硫酸根阴离子发生化学反应，从而阻断探针的光致变色活性，使荧光处于恒定“开启”状态。研究人员进一步用构建探针实现了细胞精准荧光标记及光控靶标识别。

元素百科为您介绍研究发现KDM5去甲基化酶的底物识别机制。12月12日，中国科学院植物逆境生物学研究中心杜嘉木课题组，中科院院士、中科院遗传与发育生物学研究所曹晓风课题组合作完成的论文，以StructureoftheArabidopsisJMJ14-H3K4me3ComplexProvidesInsightintotheSubstrateSpecificityofKDM5SubfamilyHistoneDemethylases为题，在线发表在ThePlantCell上，该研究利用结构生物学、生物化学和细胞生物学等手段，揭示了KDM5亚家族组蛋白去甲基化酶的底物识别机制。 组蛋白修饰在生物体生长发育过程中发挥着重要作用，与基因沉默、基因激活、肿瘤生成、染色体形态建成以及遗传物质修复等生物学问题密切相关。对其分子机制的研究为探索生命本质以及开发相应的靶点药物提供了理论依据。以往研究表明，拟南芥JMJ14是一个含有jumonji结构域的组蛋白H3K4me3的去甲基化酶，从序列分析上属于KDM5亚家族。人源的KDM5亚家族基因可以促进肿瘤生成及产生耐药性，因而是重要的抗癌药物靶标，但植物或动物中KDM5亚家族去甲基化酶的其底物识别机制尚不清楚。拟南芥的JMJ14已报道具有调控开花、RNA介导的基因沉默以及DNA甲基化等重要的生理过程，但其底物识别机制也不清楚。研究中，研究人员使用了更精准的酶活测定系统，质谱结果表明JMJ14是一个H3K4me3和me2的去甲基化酶，而对me1作用不明显。而后利用X射线晶体衍射的方法解析了JMJ14处于apo状态和底物复合物状态的结构。JMJ14主要有jumonji、helical以及C5HC2三个结构域组成，jumonji以及C5HC2结构域上的3个酸性氨基酸与组蛋白小肽上H3R2和H3Q5发生了大量的氢键以及盐键的相互作用，形成特异性识别。将这几个酸性氨基酸突变之后，JMJ14的体内酶活显著下降，表明这几个氨基酸确实参与了底物识别。此外，由于人源KDM5家族蛋白是重要的抗癌药物靶标，而其底物识别机制还不是很清楚。通过氨基酸序列和三维结构比对发现，JMJ14参与底物识别的氨基酸在KDM5B中非常保守，暗示着它们采用了相似的底物识别机制。将KDM5B中相应的氨基酸突变后其酶活明显下降，证明了以上猜想。该项工作不仅解析了以JMJ14为代表的KDM5亚家族H3K4me3去甲基化酶的去甲基化机制，还为以人源KDM5为靶标的抗癌药物开发提供了理论基础。逆境中心质谱平台为该研究提供了酶活实验帮助，上海同步辐射光源国家蛋白质设施BL19U1（SSRF）为数据收集提供了及时有效的支持。研究工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委以及中科院的资助。

元素百科为您介绍生物工程师描绘免疫疗法未来。在不久的将来，向癌症患者的免疫细胞传递的纳米粒子能教会细胞摧毁肿瘤；流感疫苗看起来可能像是一个小圆形创可贴。 近日，刊登于《免疫学趋势》期刊上的一篇综述文章指出，这些例子表明，创新生物材料或能带来对抗艾滋病病毒等传染病病毒的疫苗，以及针对癌症、自身免疫紊乱、过敏和器官移植排异等问题的免疫疗法。美国马里兰大学生物工程师ChristopherJewell和免疫学家JonathanBromberg表示，蛋白质、脂质和聚合物颗粒在疫苗和免疫疗法的载体改进和创新方面具有潜力。“这是一种全新的方式思考如何、在何处以及何时传递免疫信号和抗原，从而获得更好的免疫应答。”Bromberg说，“这将为疫苗治疗、预防传染病以及潜在癌症疫苗等领域带来一些真正的思考模式的转变。”在癌症中，相关策略包括用纳米粒子修改特定免疫细胞——T细胞，这些粒子能提供摧毁癌细胞的蓝图。在诸如多发性硬化症等自身免疫性疾病中，研究人员正在探索如何利用携带特定免疫信号的聚合物粒子，失活攻击健康细胞的失常免疫细胞。不过，Jewell指出，其中许多想法仍处于临床前阶段，需要与现有技术进行权衡。但临床实验证明，接种流感疫苗的微针贴片是安全有效的。另一方面，疫苗通常是两种关键成分的混合物：抗原以及激活免疫细胞的佐剂。生物材料的发展可能迅速提供新的佐剂，以便提高和延长疫苗功效，同时尽量减少注入的外来物质。而可降解支架的受控装载和释放可能有助于消除人们对多种疫苗的需要。Bromberg还在寻求新方法防止移植器官排斥。他对免疫抑制疫苗很感兴趣。患者可以借助这种疫苗改变或削弱免疫系统，减少因过敏和/或自身免疫性疾病而引起的炎症。此外，某些生物材料甚至可以直接激活自身的免疫通路，同时有效地充当载体和佐剂。这可能会促进能积极控制身体对抗原或免疫疗法响应的下一代材料的研发。