Nano-protein corona forstyrrer proteinhomeostase og omformer cellemetabolisme

Et forskerhold ledet af prof. Chen Chunying fra National Center for Nanoscience and Technology (NCNST) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) har for nylig undersøgt udviklingen af ​​nanoprotein-corona under endocytose og dets forstyrrelse af proteinhomeostase og celle stofskifte. Deres resultater blev offentliggjort i PNAS .

Når nanopartikler kommer ind i biologiske systemer, binder biomolekyler af biologisk væske sig hurtigt til overfladen af ​​nanopartiklerne. Nano-protein-coronaen, der dannes ved at interagere med proteinmolekyler i blodet som et starttrin, har en enorm indflydelse på nanopartiklernes transport og skæbne. Hvordan dannelsen af ​​nanoproteinet corona påvirker genkendelsen, transporten, distributionen, funktionen og de biologiske virkninger af nanopartikler i væv og celler i forskellige barrieresystemer er en "sort boks" til medicinsk anvendelse af nanomaterialer, som ikke kun begrænser leveringen effektiviteten af ​​nanomedicin, men påvirker også i høj grad effektiviteten og sikkerheden.

En vigtig udfordring på dette område er kompleksiteten af ​​nanoproteinet corona, som er påvirket af mangfoldigheden af ​​biomolekyler i forskellige væv og organer, samt fysiologiske og patologiske tilstande. På nuværende tidspunkt er der et presserende behov for at forstå, hvordan proteinsammensætningen og strukturelle egenskaber af proteinkoronaen udvikler sig inden for biologiske mikromiljøer.

For at løse dette problem har forskerne afsløret det dynamiske udviklingsmønster af proteinsammensætningen af ​​nano-protein-coronaen i processen med celletransport gennem den innovative anvendelse af multi-dimensionelle multi-omics (proteomics, metabolomics, lipidomics), intermolekylære interaktioner og in situ massespektrometrisk billeddannelse.

Med guldnanopartikler som model blev den dynamiske udviklingsproces af proteinkoronaen fra blodsystemet til det intracellulære (blod-lysosomale-cytoplasma) undersøgt. Når nanopartiklerne blev endocyteret ind i lysosomet fra blodmiljøet og derefter undslap fra lysosomet ind i cytoplasmaet, ville proteinsammensætningen på overfladen af ​​nanopartiklerne ændre sig dramatisk. De fleste blev erstattet af intracellulære proteinmolekyler, der kun beholdt en del af proteinkoronakomponenterne dannet i blodmiljøet.

Efterfølgende forstyrrede intracellulær udvikling af nanoprotein-coronaen ikke kun intracellulær proteinhomeostase (proteostase), men udløste også berigelsen af ​​chaperoneproteiner (HSC70, HSP90) og pyruvatkinase M2 (PKM2) på overfladen af ​​den intracellulære nano-corona, og stimuleret chaperone-medieret autofagi. Det påvirkede yderligere celleglykolyse, hvilket forårsagede ændringer i cellens energimetabolisme og regulerede cellelipidmetabolismeprocessen.

Denne undersøgelse belyser det evolutionære mønster af nanopartikler fra blod til et subcellulært mikromiljø og identificerer specificiteten af ​​det intracellulære mikromiljø af nano-protein corona, og omformer derved cellemetabolismen. Det giver også teoretisk støtte til en dybdegående forståelse af de komplekse biologiske effekter af nanomaterialer og nanobiotisk grænsefladeregulering. + Udforsk yderligere

Virkningerne af protein corona på interaktionerne af AIE-visualiserede liposomer med ce