化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (3): 299-308.DOI: 10.6023/A24120363 上一篇 下一篇
综述
周淼淼a, 曹浩文a, 杨心怡a, 任心怡a, 姚峰a,b,*(
), 何磊良a,*(
)
投稿日期:2024-12-03
发布日期:2025-01-23
作者简介:![]() |
周淼淼, 2000年9月出生, 安徽阜阳人, 自2022年9月起加入郑州大学公共卫生学院何磊良课题组从事硕士研究工作. 主要研究方向涉及细胞膜蛋白靶向降解. |
![]() |
曹浩文, 2002年7月出生, 安徽阜阳人, 自2024年9月起加入郑州大学公共卫生学院何磊良课题组从事硕士研究工作, 主要研究方向涉及核酸探针设计与生物传感. |
![]() |
杨心怡, 2001年10月出生, 山东潍坊人, 自2024年9月起加入郑州大学公共卫生学院何磊良课题组从事硕士研究工作, 主要研究方向涉及核酸探针设计与生物传感. |
![]() |
任心怡, 2002年12月出生, 山西汾阳人, 自2024年9月起加入郑州大学公共卫生学院何磊良课题组从事硕士研究工作, 主要研究方向涉及核酸探针设计与生物传感. |
![]() |
姚峰, 1997年10月出生, 江西宜春人, 自2021年9月起加入郑州大学公共卫生学院何磊良课题组从事硕士研究工作, 主要研究方向涉及细胞膜蛋白寡聚化成像. |
![]() |
何磊良, 教授, 2015年于湖南大学获博士学位, 何磊良教授目前在郑州大学公共卫生学院进行研究工作, 主要研究兴趣包括肿瘤液体活检及单细胞分析与调控. |
基金资助:
Miaomiao Zhoua, Haowen Caoa, Xinyi Yanga, Xinyi Rena, Feng Yaoa,b(
), Leiliang Hea(
)
Received:2024-12-03
Published:2025-01-23
Contact:
*E-mail: yaofeng202166@163.com; hell2015@zzu.edu.cn
Supported by:文章分享
细胞膜受体蛋白是介导细胞与外界环境交流的重要媒介, 其表达量或行为的改变预示机体某些生理或病理过程的启动. 传统的基因工程蛋白成像策略涉及基因操纵, 其基因修饰会干扰细胞内的其它生物学过程, 且存在不可预测等局限性. 然而, 非基因工程蛋白成像策略往往具有简便、可程序化设计、易于调控等优势, 已被广泛用于细胞膜受体蛋白的成像研究. 本文首先综述了非基因工程蛋白成像用于细胞类型的辨别, 其识别策略包括逻辑门探针、荧光共振能量转移(FRET)探针、结构约束杂交探针和信号标签; 其次, 总结了该蛋白成像模式在细胞膜受体蛋白相互作用及空间分布分析成像的应用; 最后对该领域面临的挑战及未来的发展方向进行了展望.
周淼淼, 曹浩文, 杨心怡, 任心怡, 姚峰, 何磊良. 基于非基因工程的细胞膜受体蛋白可视化成像[J]. 化学学报, 2025, 83(3): 299-308.
Miaomiao Zhou, Haowen Cao, Xinyi Yang, Xinyi Ren, Feng Yao, Leiliang He. Visualization Imaging of Cell Membrane Receptor Proteins Based on Non-genetic Engineering Approaches[J]. Acta Chimica Sinica, 2025, 83(3): 299-308.
| [1] |
Chen, J.-B.; Chou, F.-J.; Yeh, S.-Y.; Ou, Z.-Y.; Shyr, C.; Huang, C.-P.; Xiang, Z.-D.; Sun, Y.; Messing, E.; Zu, X.-B.; Chang, C. Oncogene 2020, 39, 574.
|
| [2] |
Pedram, A.; Razandi, M.; Lewis, M.; Hammes, S.; Levin, E. R. Dev. Cell 2014, 29, 482.
doi: 10.1016/j.devcel.2014.04.016 pmid: 24871949 |
| [3] |
Dong, M.-D.; Zhang, H.; Mo, C.-Y.; Li, W.-J.; Zhang, W.-W.; Jia, K.-T.; Liu, W.; Yi, M.-S. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 10022.
|
| [4] |
Sanganna-Gari, R. R.; Montalvo-Acosta, J. J.; Heath, G. R.; Jiang, Y. N.; Gao, X. L.; Nimigean, C. M.; Chipot, C.; Scheuring, S. Nat. Commun. 2021, 12, 4363.
|
| [5] |
Itakura, M.; Yamaguchi, K.; Kitazawa, R.; Lim, S. Y.; Anan, Y.; Yoshitake, J.; Shibata, T.; Negishi, L.; Sugawa, H.; Nagai, R.; Uchida, K. Nat. Commun. 2022, 13, 2974.
|
| [6] |
Yu, L.-M.; Di, W.-C.; Dong, X.; Li, Z.; Zhang, Y.; Xue, X.-D.; Xu, Y.-L.; Zhang, J.; Xiao, X.; Han, J.-S.; Liu, Y.; Yang, Y.; Wang, H.-S. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis. 2018, 1864, 563.
|
| [7] |
Brown, D. M.; Ruoslahti, E. Cancer Cell 2004, 5, 365.
|
| [8] |
Liu, Y.; Wang, W.-L.; Zhao, Q.; Yuan, P.; Li, J.-X.; Song, X.-R.; Liu, Z.-Q.; Ding, D.-W.; Wang, L.-L.; Song, L.-S. Dev. Comp. Immunol. 2021, 116, 103937.
|
| [9] |
Rowland, R.; Brandariz-Nuñez, A. Microbiol. Spectr. 2021, 9, e0119921.
|
| [10] |
Kuhlmann, L.; Govindarajan, M.; Mejia-Guerrero, S.; Ignatchenko, V.; Liu, L.-Y.; Grünwald, B. T.; Cruickshank, J.; Berman, H.; Khokha, R.; Kislinger, T. J. Proteome Res. 2022, 21, 2224.
doi: 10.1021/acs.jproteome.2c00332 pmid: 35981243 |
| [11] |
Kim, K. M.; Noh, J. H.; Bodogai, M.; Martindale, J. L.; Yang, X.; Indig, F. E.; Basu, S. K.; Ohnuma, K.; Morimoto, C.; Johnson, P. F.; Biragyn, A.; Abdelmohsen, K.; Gorospe, M. Genes Dev. 2017, 31, 1529.
|
| [12] |
Wang, B.; Cai, X.-D.; Xiao, J.-X. Acta Chim. Sinica 2024, 82, 367 (in Chinese).
doi: 10.6023/A23100448 |
|
(王博, 蔡向东, 肖建喜, 化学学报, 2024, 82, 367.)
doi: 10.6023/A23100448 |
|
| [13] |
Cai, Z.-M.; Xie, C.-H.; Qiao, W.; Fei, X.-B.; Guo, X.-X.; Liu, H.-C.; Li, X.-Y.; Fang, X.; Xu, G.-Q.; Dou, H.; Deng, G.-M. Front. Immunol. 2017, 8, 1723.
|
| [14] |
Huisman, W.; Gille, I.; VanderMaarel, L. E.; Hageman, L.; Morton, L. T.; de Jong, R. C. M.; Heemskerk, M. H. M.; Amsen, D.; Falkenburg, J. H. F.; Jedema, I. J. Infect. Dis. 2022, 226, 833.
|
| [15] |
Zhang, P.-S.; Jing, L.-H. Acta Chim. Sinica 2022, 80, 805 (in Chinese).
|
|
(张沛森, 荆莉红, 化学学报, 2022, 80, 805.).
|
|
| [16] |
Babelova, L.; Sohova, M. E.; Poturnayova, A.; Buríková, M.; Bizík, J.; Hianik, T. Electroanalysis 2018, 30, 1487.
|
| [17] |
Huang, Y.-Q.; Luo, J.-W.; Li, J.-Q.; Zhang, R.; Liu, X.-F.; Fan, Q.-L.; Huang, W. Acta Chim. Sinica 2024, 82, 903 (in Chinese).
|
|
(黄艳琴, 罗集文, 李佳启, 张瑞, 刘兴奋, 范曲立, 黄维, 化学学报, 2024, 82, 903.)
doi: 10.6023/A24040115 |
|
| [18] |
Kanayasu-Toyoda, T.; Tanaka, T.; Kikuchi, Y.; Uchida, E.; Matsuyama, A.; Yamaguchi, T. J. Stem Cells 2016, 34, 1251.
|
| [19] |
Tran, H. T. T.; Gigl, M.; Le, N. P. K.; Dawid, C.; Lamy, E. J. Pharmaceuticals (Basel) 2021, 14, 1055.
|
| [20] |
Tilli, T. M. J. Pers. Med. 2021, 11, 1348.
|
| [21] |
Rusinova, R.; He, C.; Andersen, O. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2021, 118, e2113229118.
|
| [22] |
Remington, S. Protein Sci. 2011, 20, 1509.
doi: 10.1002/pro.684 pmid: 21714025 |
| [23] |
Kong, J.; Wang, Y.-F.; Qi, W.; Huang, M.-M.; Su, R.-X.; He, Z. M. Adv. Colloid Interface Sci. 2020, 285, 102286.
|
| [24] |
VanThor, J. J.; Champion, P. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2023, 74, 123.
|
| [25] |
Liang, G.-T.; Lai, C.-X.; Yue, Z.-J.; Zhang, H.-B.; Li, D.-Y.; Chen, Z.; Lu, X.-Y.; Tao, L.; Subach, F. V.; Piatkevich, K. D. Front. Bioeng. Biotechnol. 2022, 10, 1039317.
|
| [26] |
Zhang, S.; Ai, H.-W. Nat. Chem. Biol. 2020, 16, 1434.
|
| [27] |
Hirano, M.; Ando, R.; Shimozono, S.; Sugiyama, M.; Takeda, N.; Kurokawa, H.; Deguchi, R.; Endo, K.; Haga, K.; Takai-Todaka, R.; Inaura, S.; Matsumura, Y.; Hama, H.; Okada, Y.; Fujiwara, T.; Morimoto, T.; Katayama, K.; Miyawaki, A. Nat. Biotechnol. 2022, 40, 1132.
|
| [28] |
Qu, Z.; Fang, J.; Wang, Y.-X.; Sun, Y.; Liu, Y.; Wu, W.-H.; Zhang, W.-B. Nat. Commun. 2023, 14, 3480.
|
| [29] |
Pedelacq, J. D.; Cabantous, S. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 3479.
|
| [30] |
You, M.; Peng, L.; Shao, N.; Zhang, L.; Qiu, L.; Cui, C.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1256.
|
| [31] |
Douglas, S. M.; Bachelet, I.; Church, G. M. Science 2012, 335, 831.
doi: 10.1126/science.1214081 pmid: 22344439 |
| [32] |
Chang, X.; Zhang, C.; Lv, C.; Sun, Y.; Zhang, M.; Zhao, Y.; Yang, L.; Han, D.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12738.
doi: 10.1021/jacs.9b05470 pmid: 31328519 |
| [33] |
Peng, R.; Zheng, X.; Lyu, Y.; Xu, L.; Zhang, X.; Ke, G.; Liu, Q.; You, C.; Huan, S.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 9793.
|
| [34] |
Feng, C.; Chen, T.; Mao, D.; Zhang, F.; Tian, B.; Zhu, X. ACS Sens. 2020, 5, 3116.
|
| [35] |
Yuan, K.; Meng, H.-M.; Wu, Y.-A. CCS Chem. 2022, 4, 1597.
|
| [36] |
Chen, B.; Ma, W.; Long, X.; Cheng, H.; Sun, H.; Huang, J.; Jia, R. He, X.; Wang, K. Anal. Chem. 2022, 94, 2502.
|
| [37] |
Li, Y.; Zhang, X.; Pan, W.; Li, N.; Tang, B. Anal. Chem. 2020, 92, 11921.
|
| [38] |
Ang, Y. S.; Li, J. J.; Chua, P. J.; Ng, C. T.; Bay, B. H.; Yung, L. L. Anal. Chem. 2018, 90, 6193.
|
| [39] |
Wu, N.; Bao, L.; Ding, L.; Ju, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 5220.
|
| [40] |
Yuan, B.; Chen, Y.; Sun, Y.; Guo, Q; Huang, J.; Liu, J.; Meng, X.; Yang, X.; Wen, X.; Li, Z.; Li, L.; Wang, K. Anal. Chem. 2018, 90, 6131.
|
| [41] |
Li, N.; Zhang, W.; Lin, L.; Shah, S. N. A.; Li, Y.; Lin, J.-M. Anal. Chem. 2019, 91, 2600.
|
| [42] |
Zhu, L.; Xu, Y.; Wei, X.; Lin, H.; Huang, M.; Lin, B.; Song, Y.; Yang, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 18111.
|
| [43] |
Huang, M.; Zhu, L.; Kang, S.; Chen, F.; Wei, X.; Lin, L.; Chen, X.; Wang, W.; Zhu, Z.; Yang, C.; Song, Y. Anal. Chem. 2021, 93, 15958.
|
| [44] |
Ang, Y. S.; Yung, L. L. Nucleic Acids Res. 2021, 49, 4258.
|
| [45] |
Huang, F.; You, M.; Han, D.; Xiong, X.; Liang, H.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7967.
|
| [46] |
Idili, A.; Porchetta, A.; Amodio, A.; Vallée-Bélisle, A.; Ricci, F. Nano Lett. 2015, 15, 5539.
|
| [47] |
Shi, H.; Lei, Y.; Ge, J.; He, X.; Cui, W.; Ye, X.; Liu, J.; Wang, K. Anal. Chem. 2019, 91, 9154.
|
| [48] |
Yang, T.; Xu, L.; Liu, S.; Shen, Y.; Huang, L.; Zhang, L.; Ding, S.; Cheng, W. Mikrochim. Acta 2019, 186, 439.
|
| [49] |
Liu, L.; Li, S.; Mao, A.; Wang, G.; Liu, Y.; Ju, H.; Ding, L. Chem. Sci. 2020, 11, 1665.
doi: 10.1039/c9sc04161c pmid: 32206286 |
| [50] |
Liu, Z.; Liang, Y.; Cao, W.; Gao, W.; Tang, B. Anal. Chem. 2021, 93, 8915.
|
| [51] |
Lei, Y.; Tang, J.; Shi, H.; Ye, X.; He, X.; Xu, F.; Yan, L.; Qiao, Z.; Wang, K. Anal. Chem. 2016, 88, 11699.
|
| [52] |
Götzke, H.; Kilisch, M.; Martínez-Carranza, M.; Sograte-Idrissi, S.; Rajavel, A.; Schlichthaerle, T.; Engels, N.; Jungmann, R.; Stenmark, P.; Opazo, F.; Frey, S. Nat. Commun. 2019, 10, 4403.
|
| [53] |
Sato, R.; Kozuka, J.; Ueda, M.; Mishima, R.; Kumagai, Y.; Yoshimura, A.; Minoshima, M.; Mizukami, S.; Kikuchi, K. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17397.
|
| [54] |
Hayashi, T.; Hamachi, I. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1460.
|
| [55] |
Karch, S.; Broichhagen, J.; Schneider, J.; Böning, D.; Hartmann, S.; Schmid, B.; Tripal, P.; Palmisano, R.; Alzheimer, C.; Johnsson, K.; Huth, T. J. Med. Chem. 2018, 61, 6121.
|
| [56] |
Zhuang, H.; Matsunami, H. Nat. Protoc. 2008, 3, 1402.
doi: 10.1038/nprot.2008.120 pmid: 18772867 |
| [57] |
Jensen, E. C. Anat. Rec. (Hoboken) 2012, 295, 2031.
|
| [58] |
Lang, K.; Chin, J.-W. Chem. Rev. 2014, 114, 4764.
|
| [59] |
George, N.; Pick, H.; Vogel, H.; Johnsson, N.; Johnsson, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8896.
|
| [60] |
Miller, L. W.; Cai, Y.; Sheetz, M. P.; Cornish, V. W. Nat. Methods 2005, 2, 255.
|
| [61] |
Popp, M. W.; Antos, J. M.; Grotenbreg, G. M.; Spooner, E.; Ploegh, H. L. Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 707.
|
| [62] |
Poc, P.; Gutzeit, V. A.; Ast, J.; Lee, J.; Jones, B. J.; D'Este, E.; Mathes, B.; Lehmann, M.; Hodson, D. J.; Levitz, J.; Broichhagen, J. Chem. Sci. 2020, 11, 7871.
|
| [63] |
Birke, R.; Ast, J.; Roosen, D. A.; Lee, J.; Roßmann, K.; Huhn, C.; Mathes, B.; Lisurek, M.; Bushiri, D.; Sun, H.; Jones, B.; Lehmann, M.; Levitz, J.; Haucke, V.; Hodson, D. J.; Broichhagen, J. Org. Biomol. Chem. 2022, 20, 5967.
|
| [64] |
Liu, Q.; Zheng, J.; Sun, W.; Huo, Y.; Zhang, L.; Hao, P.; Wang, H.; Zhuang, M. Nat. Methods 2018, 15, 715.
|
| [65] |
Wang, Y.; Zhang, N.; Lu, S.; Wang, J.; Bing, T.; Liu, X.; Chen, C.; Shang, G.-D. Anal. Chem. 2019, 91, 13720.
doi: 10.1021/acs.analchem.9b03047 pmid: 31571472 |
| [66] |
Liu, L.; Kuang, Y.; Wang, Z.; Chen, Y. Chem. Sci. 2020, 11, 11298.
|
| [67] |
Zhang, X.; Yin, J.; Pan, W.; Li, Y.; Li, N.; Tang, B. Anal. Bioanal. Chem. 2022, 67, 82.
|
| [68] |
Lemmon, M. A.; Schlessinger, J. Cell 2010, 141, 1117.
doi: 10.1016/j.cell.2010.06.011 pmid: 20602996 |
| [69] |
Pellat, A.; Vaquero, J.; Fouassier, L. J. Hepatology 2018, 67, 762.
|
| [70] |
Leippe, P.; Broichhagen, J.; Cailliau, K.; Mougel, A.; Morel, M.; Dissous, C.; Trauner, D.; Vicogne, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6720.
|
| [71] |
Trenker, R.; Jura, N. Curr. Opin. Cell Biol. 2020, 63, 174.
|
| [72] |
Brizzolara, A.; Benelli, R.; Venè, R.; Barboro, P.; Poggi, A.; Tosetti, F.; Ferrari, N. Cancer Lett. 2017, 400, 9.
doi: S0304-3835(17)30285-9 pmid: 28450158 |
| [73] |
Song, D.; Jung, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 2045.
|
| [74] |
Coban, O.; Zanetti-Dominguez, L. C.; Matthews, D. R.; Rolfe, D. J.; Weitsman, G.; Barber, P. R.; Barbeau, J.; Devauges, V.; Kampmeier, F.; Winn, M.; Vojnovic, B.; Parker, P. J.; Lidke, K. A.; Lidke, D. S.; Ameer-Beg, S. M.; Martin-Fernandez, M. L.; Ng, T. Biophys. J. 2015, 108, 1013.
doi: 10.1016/j.bpj.2015.01.005 pmid: 25762314 |
| [75] |
Liang, H.; Chen, S.; Li, P.; Wang, L.; Li, J.; Li, J.; Yang, H. H.; Tan, W. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 4186.
doi: 10.1021/jacs.7b11311 pmid: 29522674 |
| [76] |
Wang, L.; Li, W.; Sun, J.; Zhang, S. Y.; Yang, S.; Li, J.; Li, J.; Yang, H. H. Anal. Chem. 2018, 90, 14433.
|
| [77] |
Kan, A.-L.; Ding, S.-Y.; Zhang, N.; Jiang, W. Sensors and Actuators B-Chemical 2022, 350, 0925.
|
| [78] |
Yin, J.; Jiao, Y.; Peng, X.; He, H.; Duan, C. Biosens. Bioelectron. 2020, 153, 112026.
|
| [79] |
Jiao, Y.; Yin, J.; He, H.; Peng, X.; Gao, Q.; Duan, C. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 5882.
|
| [80] |
Torelli, M. D.; Rickard, A. G.; Backer, M. V.; Filonov, D. S.; Nunn, N. A.; Kinev, A. V.; Backer, J. M.; Palmer, G. M.; Shenderova, O. A. Bioconjug. Chem. 2019, 30, 604.
|
| [81] |
Stone, M. B.; Shelby, S. A.; Veatch, S. L. Chem. Rev. 2017, 117, 7457.
|
| [82] |
Sauer, M.; Heilemann, M. Chem. Rev. 2017, 117, 7478.
|
| [83] |
Yang, W.; Nan, H.; Xu, Z.; Huang, Z.; Chen, S.; Li, J.; Li, J.; Yang, H. Anal. Chem. 2021, 93, 12265.
doi: 10.1021/acs.analchem.1c01815 pmid: 34474560 |
| [84] |
Manzo, C.; Garcia-Parajo, M. F. Rep. Prog. Phys. 2015, 78, 124601.
|
| [85] |
Marchetti, L.; Bonsignore, F.; Gobbo, F.; Amodeo, R.; Calvello, M.; Jacob, A.; Signore, G.; Schirripa Spagnolo, C.; Porciani, D.; Mainardi, M.; Beltram, F.; Luin, S.; Cattaneo, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2019, 116, 21563.
|
| [86] |
Delcanale, P.; Porciani, D.; Pujals, S.; Jurkevich, A.; Chetrusca, A.; Tawiah, K. D.; Burke, D. H.; Albertazzi, L. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 18546.
|
| [87] |
Winckler, P.; Lartigue, L.; Giannone, G.; DeGiorgi, F.; Ichas, F.; Sibarita, J. B.; Lounis, B.; Cognet, L. Sci. Rep. 2013, 3, 2387.
doi: 10.1038/srep02387 pmid: 23925048 |
| [88] |
Clowsley, A. H.; Kaufhold, W. T.; Lutz, T.; Meletiou, A.; Di Michele, L.; Soeller, C. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12069.
|
| [89] |
Chien, F. C.; Lin, C.-Y.; Abrigo, G. Anal. Chem. 2021, 93, 15401.
|
| No related articles found! |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||