好紧好湿好爽免费视频网国产-在线免费观看av色网站-欧美一级特黄aaaaaaa片-一区二区三区中文字幕免费-农村妇女精品一区二区-日本高清无卡码一区二区久久-青青草原在线免费观看网站-日本在线观看一区二区三区久-正宗欧美在线观看一区二区

多年來，納米技術(shù)一直被視為一門擁有無限潛力的科學(xué)，并已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于材料與制造、電子與信息技術(shù)、能源與環(huán)境、以及醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域。伴隨著納米科學(xué)技術(shù)在各行各業(yè)的普遍應(yīng)用，理解納米生物效應(yīng)與安全性變得愈加重要，但相關(guān)研究卻始終處于早期階段。由于納米材料的大小與生物大分子非常接近，因此普遍認(rèn)為納米材料能夠與多種生物分子發(fā)生相互作用。就其生物學(xué)結(jié)果而言，納米生物作用可具有正向效應(yīng)和負(fù)向效應(yīng)。正向納米生物效應(yīng)，可以被用于開發(fā)新的納米藥物，將給疾病診斷和治療帶來新的機(jī)遇；而負(fù)向納米生物效應(yīng)，則會對人體、生物乃至整個(gè)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生毒性，將造成嚴(yán)重的生物安全隱患。因此，研究納米材料與生物系統(tǒng)，特別是在細(xì)胞和分子層面的作用機(jī)理，對納米技術(shù)的正確應(yīng)用至關(guān)重要。目前的納米生物學(xué)效應(yīng)研究主要聚焦于材料表界面的物化性質(zhì)誘導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)，這些效應(yīng)通常為納米材料的普適性效應(yīng)。但是，納米材料進(jìn)入細(xì)胞后，如何影響細(xì)胞的功能？是否能夠與細(xì)胞內(nèi)各種微尺度的生物分子發(fā)生相互作用？是否能夠影響具體的生物分子或信號通路？不同納米材料是否具有不同的生物靶向分子？對這些重要問題，目前還沒有非常明確的答案。

2021年8月5日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院李紅昌課題組，聯(lián)合喻學(xué)鋒課題組和李洋課題組合作在Nature Nanotech上發(fā)表文章 Intrinsic Bioactivity of Black Phosphorus Nanomaterials on Mitotic Centrosome Destabilization through Suppression of PLK1 Kinase ，充分發(fā)揮先進(jìn)院學(xué)科交叉優(yōu)勢，選取黑磷納米材料為研究模型，通過精細(xì)的細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)納米材料在細(xì)胞內(nèi)可通過精準(zhǔn)靶向某個(gè)具體生物分子，以獲得特定的生物效應(yīng)。本研究提供了一個(gè)從分子細(xì)胞生物學(xué)維度深入研究納米材料精準(zhǔn)生物靶向機(jī)制的全新路徑。深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副研究員邵喜明和研究助理丁智昊為論文并列第一作者，李紅昌研究員，喻學(xué)鋒研究員和李洋副研究員為論文共同通訊作者。

團(tuán)隊(duì)首先發(fā)現(xiàn)使用低濃度黑磷納米材料處理細(xì)胞，能夠?qū)е录?xì)胞分裂特異停滯在細(xì)胞周期的有絲分裂M期。細(xì)胞周期是細(xì)胞分裂的基本機(jī)理。整個(gè)細(xì)胞周期分為四個(gè)時(shí)期，每次分裂都嚴(yán)格按照G1，S，G2，M的順序進(jìn)行，其中每個(gè)過程都受到眾多信號通路的精細(xì)調(diào)控。黑磷納米材料導(dǎo)致細(xì)胞周期停滯在細(xì)胞周期中時(shí)程最短的M期，意味著納米材料對M期的某個(gè)關(guān)鍵細(xì)胞器或某條關(guān)鍵信號通路功能進(jìn)行了特異干擾，因此非?？赡苁且环N材料特異的納米生物學(xué)效應(yīng)。隨后，團(tuán)隊(duì)對這一現(xiàn)象背后的機(jī)理進(jìn)行了深入挖掘，發(fā)現(xiàn)黑磷納米材料造成有絲分裂核心細(xì)胞器——中心體（centrosome）的分離受到阻滯。這一機(jī)制被最終確定為黑磷納米材料導(dǎo)致細(xì)胞分裂M期停滯的直接原因。

黑磷納米材料導(dǎo)致的細(xì)胞周期阻斷效應(yīng)可以完全媲美于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的靶向細(xì)胞分裂M期的特異小分子藥物，因此團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了黑磷納米材料是否有特定的生物靶向分子。通過一系列生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究，團(tuán)隊(duì)最后確認(rèn)有絲分裂激酶PLK1是黑磷納米材料的生物效應(yīng)靶點(diǎn)。黑磷納米材料可以特異結(jié)合PLK1，并抑制其激酶活性，從而阻斷了細(xì)胞分裂M期的正常進(jìn)行。

很多納米生物學(xué)效應(yīng)與納米材料的尺寸、形狀、表界面電荷等物理性質(zhì)相關(guān)。本團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)黑磷納米材料的細(xì)胞周期阻斷效應(yīng)與材料的尺寸和形狀無關(guān)，但與材料的水解活性密切相關(guān)。對各種磷基納米材料的研究發(fā)現(xiàn)，具有較好水解活性的磷基納米材料都表現(xiàn)出與黑磷相似的生物效應(yīng)，而水解活性差的磷基納米材料則沒有類似效應(yīng)。由于磷基納米材料水解會產(chǎn)生磷酸根，因此材料表面必會吸附大量磷酸根，這與細(xì)胞內(nèi)生物大分子的磷酸化修飾非常相像，而蛋白質(zhì)磷酸化修飾恰好是PLK1底物蛋白與PLK1結(jié)合的必備條件，因此細(xì)胞內(nèi)PLK1很可能將表面富含磷酸根的納米材料誤認(rèn)為底物蛋白進(jìn)行了結(jié)合，最終導(dǎo)致其激酶活性被這些納米材料所抑制。

圖3：黑磷納米材料抑制細(xì)胞有絲分裂進(jìn)行的分子細(xì)胞機(jī)制：黑磷納米材料通過靶向細(xì)胞分裂關(guān)鍵激酶PLK1，抑制其向中心體位置的轉(zhuǎn)移和活化，造成中心體正常分離被抑制，并引發(fā)中心體碎片化，進(jìn)而導(dǎo)致多極紡錘體形成，最終抑制了細(xì)胞有絲分裂的完成。

抑制細(xì)胞周期是理想的抗腫瘤策略。黑磷納米材料作為一種新型PLK1抑制劑，在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中展現(xiàn)出了優(yōu)秀的腫瘤抑制效果。因此假以時(shí)日，黑磷納米材料非常有可能發(fā)展成為一個(gè)臨床可用的抗腫瘤納米藥物。最重要的，本項(xiàng)目研究結(jié)果明確展示了納米材料能夠通過精準(zhǔn)靶向特定生物分子進(jìn)而獲得特異的納米生物學(xué)效應(yīng)，因此必將帶動(dòng)納米領(lǐng)域?qū)Σ煌{米材料的內(nèi)在生物學(xué)效應(yīng)和分子細(xì)胞機(jī)制進(jìn)行廣泛研究，最終為納米精準(zhǔn)藥物的研發(fā)開辟全新路徑。

原文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41565-021-00952-x