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武汉病毒所在迷你铁蛋白用于抗氧化治疗研究中获进展

2021-02-23 武汉病毒研究所
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  活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)是生物有氧代谢或外源性刺激产生的含氧的化学反应性物质,包括超氧根离子(O2·-)、羟基自由基(HO·)、单线态氧(1O2)、过氧化氢(H2O2)等。生理条件下,ROS的生成和代谢被严格调控,在细胞信号转导和体内平衡等方面具有重要作用;而ROS一旦过量则会引起生物大分子的损伤,导致细胞和器官的功能障碍,促进炎症、衰老相关疾病的发生发展。不同的ROS可以通过化学反应进行转换,如H2O2与Fe2+等过渡金属离子发生Fenton反应产生HO·。HO·不仅没有必要的生物学功能,破坏性也强,故减少HO·的产生是抗氧化的重要切入点。已有的抗氧化材料(包括小分子化合物、纳米材料等)往往通过降低两种前体物质H2O2和金属离子中的一种来抑制HO·的产生。然而,有研究指出这些抗氧化材料会破坏体内ROS或金属离子的内稳态,引起副作用甚至死亡。

  来源于李斯特菌的迷你铁蛋白(DNA-binding protein from starved cells, Dps)是铁蛋白超家族的一员,具有由12个亚基自组装形成的纳米笼型结构。Dps拥有特异性结合游离Fe2+的铁氧化酶活性中心,能高效利用H2O2将Fe2+快速氧化成Fe3+并储存于其内腔。因此,Dps是一种能抑制Fenton反应和HO·生成的天然纳米材料。 
  中国科学院武汉病毒研究所/生物安全大科学研究中心研究员李峰课题组通过对Dps纳米笼进行表面改造,在Dps亚基N端引入适量组氨酸,赋予其细胞穿膜功能,在人源皮肤成纤维细胞上证实了改造的Dps主要利用网格蛋白介导的内吞途径进入细胞,通过抑制Fenton反应发挥高效的抗氧化作用,并在小鼠皮炎模型上证实了Dps活体水平的抗氧化治疗效果。Dps的抗氧化作用需同时消耗H2O2和Fe2+,原理上有助于克服ROS和金属离子内稳态失衡问题。此外,它还具有天然的生物相容性、生物可降解性、良好的酸稳定性、易于制备和工程化改造等优点。Dps作为一个独特的生物纳米医药平台,在抗衰老、抗炎、抗病毒感染、化妆品开发等方面具有广阔的应用前景。目前,研究人员正在开展进一步的应用探索。
  2月15日,相关研究成果在线发表在Nanoscale上。武汉病毒所朱伟伟和方倜为论文的共同第一作者,李峰为论文通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金和中科院应急专项等的支持。
表面工程化的迷你铁蛋白Dps通过抑制Fenton反应在细胞和动物水平上表现出良好的抗氧化作用
打印 责任编辑:侯茜

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