大家好，本周分享一篇发表在JACS上的文章：CellSurfaceEngineeringUsingDNAzymes:MetalIonMediatedControlofCell?CellInteractions，通讯作者是来自伊利诺伊大学香槟分校的Lu教授和来自华东理工大学的Qian教授，Lu教授课题组的研究兴趣是生物合成无机化学、基于DNAzyme和适配体的传感器和成像剂、功能性DNA纳米技术，Qian教授的研究兴趣是单细胞分析和生物传感。细胞膜存在着各种表面受体，能够使细胞相互识别和交流。这些表面受体可以通过细胞表面工程来操纵，从而控制细胞的功能和行为。目前应用最广泛的细胞表面修饰方法是利用基因工程技术在细胞内展示表面受体，但这种方法可能会干扰细胞内的生物过程。后来研究人员又开发了将分子直接连接到细胞表面的非遗传方法，例如利用疏水相互作用将脂质锚定单元插入到细胞膜中。目前研究中，大多使用核酸、蛋白质或有机代谢物作为控制单元，但是实现由金属离子触发的可控细胞相互作用仍然具有挑战性。在本文研究中，作者报道了利用金属离子触发的、可切割RNA的DNAzyme系统，用来控制细胞?细胞之间的相互作用。DNAzyme是一类具有催化功能的DNA分子，通常在特定金属离子（如锌、镁）作为辅因子存在的情况下执行酶功能。如示意图所示，DNAzyme以及它对于的底物都在5端修饰上了一个胆固醇尾巴，其作用是使该链通过疏水相互作用自发地插入到活细胞表面。而3端则用荧光分子标记，进行实时荧光示踪。这个控制系统的原理是：将DNAzyme连接的细胞和底物连接的细胞进行混合，通过DNAzyme和它的底物杂交，实现了细胞-细胞的组装，随后又通过加入特定的金属离子激活DNAzyme切割底物，诱导已组装的细胞发生分离。细胞聚集和分离的过程可通过荧光信号示踪进行表征。为了进一步实现对细胞动态行为的精细控制，作者将Zn2+和Mg2+特异性DNAzymes的酶和底物链结合，构建双单元的分子开关，实现‘AND’和‘OR’的双因子细胞分离控制。1）在‘AND’控制单元中，Zn2+和Mg2+依赖的DNAzyme连接细胞膜，而底物连接荧光分子（不连接细胞膜），此设计中，只有同时加入Zn2+和Mg2+激活两种DNAzyme，才能使得细胞连接断开；2）在‘OR’的控制单元中，则是DNAzyme连接荧光分子，而底物连接细胞膜，故只要加入Zn2+或Mg2+的其中一种，便能够诱导细胞分离。此外，该方法不仅能够应用于细胞层面，作者还将其应用于控制T细胞球和肿瘤细胞球之间的聚集和解离。综上所述，本文报道了一种利用金属离子触发的DNAzymes调控细胞-细胞相互作用的方法。

本文作者：MB

责任编辑：LYP

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