细胞自噬过程是细胞成分降解和回收利用的基础。自噬调控的紊乱与许多疾病的产生密切相关，因此精准调控自噬反应的过程对维持细胞正常生理功能具有重要意义。近日，我校食品学院匡华教授研究团队利用核酸自组装技术，将上转换纳米颗粒（UCNP），内嵌入贵金属纳米颗粒手性四面体中，获得L/D型的手性纳米结构（UYTe），通过监测圆二色光谱信号和上转换发光信号，实现了细胞的自噬程度的定量分析以及细胞自噬过程的可视化表征。相关成果以“Direct observation of selective autophagy induction in cells and tissues by self-assembled chiral nanodevice”为题于10月29日在线发表在《自然-通讯》上(Nat. Comm. 2018, 9:4494)。
研究团队在手性结构核酸框架设计时，将其中一条DNA末端修饰有能被自噬标志物ATG4B水解的多肽链，UCNP通过ATP核酸适配体序列与核酸框架中部分核酸互补，而嵌入四面体结构内部（图1a-d）。UYTe组装探针与细胞孵育，当细胞自噬发生时，TG4B水解多肽链，UYTe组装结构解散，导致体系手性信号减弱；同时，细胞内ATP水平上升，使得内嵌于四面体内部的UCNP离去，从而原本被猝灭的上转换发光信号得以恢复（图1e-f）。研究结果显示：与L-手性纳米结构相比，D-手性纳米结构引起细胞产生更为强烈的自噬反应，而且，D-手性纳米结构更易于在细胞内大量富集。自噬调控的紊乱与许多疾病的产生密切相关，该诠释了手性组装体与细胞内自噬之间的关系，为人为调控细胞的生理功能、深入研究手性纳米材料在细胞内代谢过程等提供了技术基础。
博士后孙茂忠为该论文的第一作者，硕士生郝甜甜以及博士生瞿爱华为论文的共同第一作者，匡华教授为通讯作者。
该工作在X射线小角散射（SAXS）方面得到了中科院上海应用物理研究所李晓芸博士的大力支持，研究工作得到了国家自然科学基金委优秀青年基金与重点基金等项目(21631005, 21673104, 21522102, 21503095)的资助。
论文链接：Nat. Comm. 2018, 9: 4494, DOI: 10.1038/s41467-018-06946-z
图1（a）上转换纳米粒子内嵌的手性纳米组装结构（UYTe）；（b）手性纳米组装结构的SAXS表征；（c-d）UYTe结构的透射电镜图及元素分析表征；（e-f）L/D- UYTe的圆二色光谱响应和上转换发光图谱
