摘要
细胞功能的精确调控依赖于高度复杂的信号网络系统,中心碳代谢作为细胞代谢的核心枢纽,通过将营养物质转化为生物质和能量前体,维持着生命活动的基本需求。然而,传统生化分析方法难以获取活体系统中代谢物的时空动态信息。基因编码荧光生物传感器的出现突破了这一技术瓶颈,其能够在活细胞及活体水平实现代谢物的快速、灵敏、特异性和实时检测,为代谢调控研究提供了革命性工具。本综述系统总结了近五年来基因编码荧光生物传感器在中心碳代谢研究中的最新进展,重点阐述了我们团队在代谢物动态监测技术方面的创新性突破,包括谷氨酰胺代谢、能量状态和脂质代谢监测系统的开发与应用。
The precise regulation of cellular functions relies on a highly complex signaling network system,with central carbon metabolism serving as the core hub of cellular metabolism.Central carbon metabolism maintains the fundamental requirements for life activities by converting nutrients into biomass and energy precursors.However,traditional biochemical analysis methods face challenges in obtaining spatiotemporal dynamic information of metabolites in living systems.The advent of gene-encoded fluorescent biosensors has overcome this technical bottleneck,enabling rapid,sensitive,specific,and real-time detection of metabolites at both the cellular and in vivo levels.This breakthrough provides revolutionary tools for metabolic regulation research.This review systematically summarizes the latest advances in gene-encoded fluorescent biosensors in central carbon metabolism research over the past five years,with a focus on the innovative breakthroughs made by our team in the development and application of dynamic monitoring systems for metabolites,including systems for monitoring glutamine metabolism,energy status,and lipid metabolism.
作者
郝敏
赵子杰
魏庆鹏
王晶
HAO Min;ZHAO Zijie;WEI Qingpeng;WANG Jing(Department of Chemical Biology,School of Pharmaceutical Sciences,Peking University,Beijing 100191,China;National Biomedical Imaging Center,Peking University,Beijing 100191,China)
基金
国家自然科学基金(22277001,91853107)。
关键词
中心碳代谢
基因编码荧光生物传感器
荧光蛋白
代谢调控
活细胞成像
central carbon metabolism
gene-encoded fluorescent biosensors
fluorescent proteins
metabolic regulation
live-cell imaging
作者简介
通信作者:王晶,博士,北京大学药学院研究员,博士生导师,药学院化学生物学系副主任,天然药物及仿生药物全国重点实验室首席研究员,北京大学国家生物医学成像科学中心首席研究员(兼)。入选国家海外高层次人才计划。长期致力于开发高特异性、高灵敏度和高时空分辨率的化学生物学技术(化学标记、组学、生物传感器和成像技术)实现细胞信号分子动态的精准检测和分子机制研究。至今以第一或通讯作者身份在Nat.Chem.,Nat.Biotechnol.,Nat.Protoc.,J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Biosens.Bioelectron.,ACS Sens.等国际重要学术期刊上发表多篇学术论文。目前担任中国药理学会分析药理学专业委员会委员和青年委员会常委。获得北京大学拜耳研究员奖、医学部青年科技奖等奖励。Email:wangjingsioc@pku.edu.cn。
