基于环境敏感染料及邻近激活式探针的表观遗传修饰中蛋白质及其相互作用的可视化研究

The visualization of proteins and their interactions is of great significance to the understanding of epigenetic modifications, however, developing imaging techniques of high sensitivity and specificity for intracellular investigation of protein and their interactions in situ is quite challenging. We aim to develop techniques for imaging DNA methyltransferases (DNMTs), histone methylthransferase EZH2 (EZH2) and their interactions in situ. Two environmental-sensitive based inhibitor probes will be designed by conjugating environmental sensitive dyes with inhibitors for imaging DNMTs and EZH2, respectively. Furthermore, these two probes will be introduced to screen inhibitors with high throughput and high specificity. Moreover, proximity activatable fluorescence probes will be developed for imaging the interaction of DNMTs and EZH2 in situ. In addition, their functions in interaction and gene transcription regulation will be investigated by combining inhibitor probes and proximity activatable probe. The successful implementation of this project will provide an easy and practical technical platform for imaging proteins and their interactions in epigenetic modifications and other biological processes as well.

表观遗传修饰中蛋白质及蛋白质间相互作用的可视化意义重大，发展高灵敏、高特异性及活细胞内蛋白质成像研究十分挑战。本项目拟以DNA甲基化转移酶(DNMTs)及组蛋白甲基转移酶EZH2(EZH2)为研究对象，构建两种光谱可分辨的环境敏感染料，通过与酶的抑制剂分子偶联制备基于环境敏感染料的抑制剂探针，结合激光共聚焦荧光显微镜，发展活细胞内DNMTs及EZH2的高分辨成像技术。并以此为基础，开展活细胞内DNMTs及EZH2抑制剂药物高通量快速筛选的研究，进一步构建基于药物分子的邻近激活式荧光探针，用于活细胞水平上DNMTs及EZH2相互作用的可视化研究。最后，结合抑制剂探针、邻近激活式探针及荧光定量PCR技术，探究DNMTs或EZH2功能受抑制后对其相互作用及基因转录调控的影响，以期为表观遗传修饰中蛋白质及其相互作用的成像提供简便实用的技术平台。

表观遗传修饰中蛋白质及蛋白质间相互作用的可视化研究对阐述疾病发生发展的机制十分重要，然而活细胞水平上实现高灵敏、高特异性的蛋白质及蛋白质互作研究十分挑战。本项目以“发展环境敏感染料及邻近激活式探针新技术，为生物大分子动态修饰及其相互作用的研究提供新方法”目标，围绕表观遗传修饰中蛋白质的活性、蛋白质间相互作用的成像与调控等基本科学问题开展了系统深入的研究。重点发展了环境敏感染料及激活式分子探针新策略，并进一步发展了活细胞内高灵敏、高特异的生物大分子、信号分子检测与成像的新方法，也进一步探索了基于细胞工程的生物大分子动态调控新技术，建立了高灵敏、高特异性细胞生物传感新平台。发表SCI源刊物论文13篇，其中IF>5论文6篇，均标注本项目基金资助，包括Angewandte Chemie International Edition（1），Chemical Science （1），ACS Applied Materials & Interfaces （1） Analytical Chemistry（3）等生物传感器与相关领域重要国际学术刊物的论文。申请国家发明专利4项，授权2项。博士研究生5名，硕士生8名，本科生3人，圆满完成了既定目标和任务。