蛋白荧光检测:检测蛋白就是检测白内障

2023-05-10 14:56:27

　　英国爱丁堡Heriot-Watt大学的Rory Duncan在一份新闻稿中说：“与其等待白内障的出现，不如在病情出现之前就诊断并且监测它，然后采取有效的措施来预防它。”


　　敢说这样的话并非没有道理，Duncan的科研团队主要研究方向是“色氨酸（Trp）和精氨酸（Arg）残基的翻译后修饰（PTM）随年龄增长在晶状体内的蓄积”。他们最新的研究成果就是利用蛋白荧光技术检测晶状体内蛋白质从而诊断白内障的病情进展，目前，这一成果已经在Nature Scientific Reports上发表。


　　当前的白内障诊断依赖于光散射法，该方法能够检测出0.5 μm级别的晶状体结构缺陷。但是翻译后修饰（PTM）可能在这些微米级的缺陷形成之前就已经出现了，也就是说基于PTM的白内障检测技术将会比现今的检测方法更早诊断白内障。


　　成熟的眼晶状体纤维细胞除蛋白酶体之外不再有其他细胞器，这使得晶状体能够有光学均匀性，其瑞利散射最小化，但这同时也阻止了晶状体中新蛋白的合成。因此，每一个新细胞中合成的蛋白质都将在整个细胞生命周期存在。没有蛋白周转，PTMS在晶状体蛋白中不断积累，最终将导致蛋白错误折叠和聚集，形成散光。此外，有些PTMS还会吸收可见光范围内的光，降低晶状体透明度并引发晶状体着色。


　　色氨酸侧链的修饰会改变其发射光谱和荧光的位置，据此研究人员假设，晶状体中PTMS的存在会赋予晶状体独特的荧光特性，并且这种特性能够被检测出来。

　　为了验证这一假设，Duncan和同事检测了来自猪和捐赠的人类晶状体中PTM的荧光。他们发现，由于色氨酸吸收光谱的光谱选择性，他们可以用一种317 nm的LED灯成功激发一部分色氨酸残基。此后他们还测量了色氨酸和精氨酸光降解产物的荧光，对比了紫外线照射处理与未处理的猪晶状体，比较了眼库中人眼晶状体的数据，术后超声乳化的晶状体样品和经历整容手术的40和46岁患者的透明乳化晶状体。


　　Duncan表示：“该技术揭露了生活方式和环境因素是如何长期累积影响人眼晶状体蛋白的，这种累积的损伤在诊断许多年龄相关性疾病时显得尤为重要。


　　他们已经开发了一种新的非侵入性方法，能够半定量测定PTM在晶状体中的浓度。该方法能够达到5%-10％的精度测量相对浓度，这也意味着该方法可用于白内障分级和监测。


　　最后研究者表示，这种在分子水平监测晶状体结构变化的方法还有望促进相关药物的研发。


　　原文标题：Tryptophan and Non-Tryptophan Fluorescence of the Eye Lens Proteins Provides Diagnostics of Cataract at the Molecular Level.


（来源：《国际眼科时讯》编辑部）



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