西安交大在活細胞DNA組裝與催化放大研究方面取得重要進展

隨著納米技術的快速發展，DNA組裝系統已成為活細胞分析和納米生物醫學研究的重要工具。DNA探針和藥物通過細胞對納米材料的胞吞作用入胞，并發揮監測與調控功能。然而，現有的DNA納米系統忽視有序組裝、正確構象折疊以及功能激活，嚴重制約了胞內DNA催化結構的形成，難以執行信號放大反應，無法滿足低豐度標志物的分析需求。

近日，針對上述挑戰，西安交通大學生命學院趙永席教授研究團隊設計并制備了一種MnO2nanosheet/DNAzyme(nanozyme)系統，提高DNAzyme組裝效率和催化活性，實現胞內DNA回路反應與信號放大。該MnO2nanozyme由單層MnO2納米片吸附多種DNA模塊而形成，易于進入細胞。胞內的還原物質如谷胱甘肽可將MnO2納米片還原成Mn2+，而Mn2+作為DNAzyme cofactor促進有序組裝、構象折疊，并顯著提升催化活性。目標修復蛋白識別并酶切相應的損傷DNA模塊，啟動組裝與催化反應，最終形成DNA回路，放大熒光信號，提高腫瘤細胞低豐度修復蛋白的分析靈敏度。設計并使用可識別不同損傷的DNA模塊，制備多功能的MnO2nanozyme，可用于監測其他修復蛋白與通路。相比于MnO2nanozyme，傳統DNAzyme系統胞內組裝效率低、催化活性不足，不能引起明顯的細胞成像信號。

以上研究成果已發表于材料領域**學術期刊Advanced Functional Materials（IF: 12.124），論文題目為“Fabricating MnO2Nanozymes as Intracellular Catalytic DNA Circuit Generators for Versatile Imaging of Base-Excision Repair in Living Cells”（鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201702748/abstract）。趙永席教授為通訊作者，青年教師陳鋒博士為**作者，博士研究生白敏完成主要實驗工作，西安交通大學生命學院生物醫學信息工程教育部重點實驗室為該論文的**單位。該工作得到國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費以及西安交通大學“青年拔尖人才支持計劃”等項目的資助。

趙永席教授研究團隊（http://gr.xjtu.edu.cn/web/yxzhao）一直致力于生物分析化學與納米生物技術等領域的研究。近三年來，在Chemical Reviews（IF: 47.928）、Advanced Functional Materials (IF: 12.124)、Chemical Science (IF: 8.688)、Journal of Materials Chemistry A（IF: 8.867）、Analytical Chemistry (IF: 6.320 )、Biosensors and Bioelectronics (IF: 7.78)、ACS Applied Materials & Interfaces（IF: 7.504）等國際權威刊物發表SCI論文21篇，其中IF>10論文2篇、6<IF<10論文12篇，所取得的研究成果引起國內外同行專家的關注。