纯度和结构完整性

Author: Mika Huang     Date: February 21, 2023

线粒体是细胞的能量工厂,在真核细胞的进化中发挥着重要作用。此外,线粒体还与细胞内的信号转导密切相关,如自噬、细胞死亡、自然免疫等。多种复杂的人类疾病都是由线粒体的功能异常导致的,包括神经退行性疾病和新陈代谢紊乱。因此,线粒体研究对于基础生命科学研究意义重大。传统流式细胞仪因缺乏足够的灵敏度,在单个线粒体的分析检测方面仍然受到很大的限制。

在纳米流式检测仪上,分别采用NAO和SYTO 62 对线粒体内膜上的心磷脂和基质中线粒体核酸(mtDNA)进行特异性标记,通过对单个线粒体的散射、内膜心磷脂、mtDNA的同时检测可实现线粒体的纯度和内膜结构完整性的考察;通过外膜穿孔蛋白(porin)蛋白和膜间隙cyt c蛋白的同时检测能够对线粒体的外膜和功能的完整性进行快速表征。

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纳米流式检测仪通过对单个线粒体的散射、外膜穿孔蛋白(porin)和膜间隙cyt c 蛋白的同时检测能够对线粒体的外膜和功能的完整性进行准确的考察。在单线粒体水平表征结构完整性、进行蛋白核酸的检测,将为线粒体介导的细胞凋亡信号转导研究提供先进的分析手段。

Anal. Chem., 2012, 84(15), 6421-6428. 

蛋白拷贝数的绝对定量

Author: Mika Huang     Date: February 21, 2023

线粒体通过其表面或内部的各种蛋白直接参与并调控细胞的多种生命活动,对线粒体的各种蛋白进行快速、准确的定量表征有助于研究线粒体的作用和调控过程。对线粒体蛋白进行免疫荧光标记,借助荧光当量已知的荧光标准球,可以获得单个线粒体Bcl-2家族蛋白的拷贝数及其统计分布。

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图1. 纳米流式检测仪对单个线粒体Bcl-2拷贝数的定量检测

用荧光当量已知的荧光标准球绘制标准工作曲线,可获得单个线粒体Bcl-2蛋白家族的拷贝数及其统计分布。

Biosens. Bioelectron., 2015, 74, 476-482.

膜电位检测与靶向线粒体抗癌药物的筛选

Author: Mika Huang     Date: February 21, 2023

以线粒体为靶点的抗癌药物能够通过引发线粒体外膜通透性的改变直接启动细胞凋亡进程,规避细胞耐药机制,是抗肿瘤靶向性药物设计的新途径。采用线粒体膜电位探针DiOC6(3)对线粒体进行荧光染色,通过测定药物作用前后线粒体膜电位、内部颗粒性以及完整线粒体数量的变化,发展靶向线粒体抗肿瘤药物的快速筛选方法,准确地鉴定药物能否直接作用于线粒体以及作用的强弱程度。氰基-对-氯苯腙(CCCP)能有效导致线粒体膜电位下降,作为阳性对照。

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图1. 纳米流式检测仪分析三种抗癌药物作用的线粒体

纳米流式检测仪可以通过膜电位探针DiOC6(3)来检测线粒体膜电位的变化情况。该方法能够该方法能快速、准确地鉴定药物是否直接作用于线粒体以及作用的效果,为研究抗癌药物的作用机理和药物筛选提供了一种新方法。

Anal. Chem., 2014, 86(11), 5232-5237.

线粒体融合与细胞凋亡

Author: Mika Huang     Date: February 24, 2023

线粒体融合对于维持线粒体的基因组稳定性和生理功能至关重要。由于线粒体融合和裂变共同作用以调节线粒体的形态和功能,定量测量线粒体融合在细胞凋亡和癌症进展中的直接作用一直是一项挑战。

该研究报道了一种利用纳米流式检测仪检测单个线粒体来定量线粒体融合的高通量体外分析方法。作者将分离的表达绿色荧光蛋白(GFP-mito)或红色荧光蛋白(DsRed-mito)的线粒体混合在一起,诱导融合,再通过纳米流式检测仪进行分析。同时显示绿色和红色荧光的颗粒被认为异型融合事件,异型融合效率被用作整体融合效率的替代物。该方法在不受分裂干扰的情况下揭示了线粒体融合与细胞凋亡之间的相互作用。该研究的实验结果表明,破坏线粒体融合可能是一种有效的癌症治疗策略。此外,该方法提供了一种有效的方法来识别融合抑制剂,包括白桦酸和抗霉素A,分析了它们在癌症治疗中强大的效用的原因。

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图1. 纳米流式检测仪分析线粒体融合对细胞凋亡的作用及不同化合物融合效果的比较

健康细胞的细胞质成分会促进线粒体融合,但是这种上调会受到细胞凋亡途径的抑制。另一方面,线粒体融合可以通过延迟线粒体膜电位的崩溃来抑制细胞凋亡。因此,破坏线粒体融合可能是癌症治疗的有效策略。

Talanta, 2020, 222, 121523.