方一民教授课题组在精准调控纳米酶活性的研究中取得新进展

发布时间:2023-09-14浏览次数:10

 2023831日,我院江苏省心脑血管药物重点实验室方一民教授课题组在Advanced Functional Materials期刊在线发表题为《DNA Programmable Peroxidase Activity of Oxidized Polypyrrole Quantum Dots》的研究论文。该研究论文通讯作者为大香伊煮蕉一人一煮一线心脑血管药物重点实验室方一民教授第一作者为大香伊煮蕉一人一煮一线2022级博士研究生杨威。


过氧化物酶在先天免疫和多种生理过程中起着至关重要的作用,包括细胞凋亡和细胞信号传导等过程。然而,异常的酶活性可导致细胞和组织的氧化损伤,促进许多疾病如心血管疾病、阿尔茨海默病和肾脏疾病的发展。纳米酶作为天然酶的模拟物,其催化作用在疾病的治疗过程中犹如一把双刃剑。因此,如何精确调控纳米酶的催化活性在有效治疗疾病的同时,避免对正常细胞产生不良反应,减少其毒副作用,对疾病治疗至关重要然而,如何实现对纳米酶正、反双向活性的精确、智能调控仍然是一项具有挑战性的任务。

本研究首先构建了在温和反应条件下制备具有优异过氧化物酶活性的氧功能化聚吡咯量子点(o-ppy QDs)的方法。与氧化石墨烯量子点相比,o-ppy QDs表现出更高的催化效率 (HRP120)。进一步研究发现富含GA碱基的DNA序列对o-ppy QDs具有更高的结合亲和力。有趣的是,其中的G碱基能显著提高o-ppy QDs过氧化物酶的活性,而A碱基能抑制过氧化物酶的活性。在此基础上,利用DNA序列的可编程性质,发展出通过DNA序列的设计可精确调控o-ppy QDs催化活性的有效方法(图1)。作者对该调控的机制进行了探索和验证,研究发现G碱基对过氧化物酶的增强作用是由于其含有羰结构,从而显著提高其催化活性,而A碱基无羰基结构,在o-ppy QDs上倾向于阻断原羰基活性位点。利用这一原理,本研究还发展了一种用于DNA甲基化检测的比色荧光双模生物传感新策略。该研究不仅为纳米酶催化活性的精确调控提供了新策略,而且为纳米酶在疾病的精准治疗及其生物医学领域的智能应用奠定了良好理论和实践基础。


1. G-richpolyA DNA序列对o-ppyQDs过氧化物酶活性的正调控和负调控示意图(a)o-ppy QDsG-richpolyA序列的特异性识别(b),以及用于DNA甲基化检测示意图(c)

 

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202306103


(撰稿/方一民;审核/陈宏山)