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我校周祺惠教授课题组在Science子刊《Science Advances》发表最新科研成果

日期:2020-02-17      来源:转化医学研究院      作者:王胤     阅读:

新闻网讯  近日,我校转化医学研究院特聘教授周祺惠课题组和荷兰格罗宁根大学2016年诺贝尔化学奖得主Ben L. Feringa教授合作,在Science子刊《Science Advances》(影响因子12.804,中科院一区top期刊)发表了题为“Unidirectional rotating molecular motors dynamically interact with adsorbed proteins to direct the fate of mesenchymal stem cells”的研究论文(Science Advances 2020, 6: eaay2756; DOI: 10.1126/sciadv.aay275)。青岛大学为该文的第一单位,周祺惠教授作为该文的第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省高等学校“青创科技计划”团队、透明质酸国家重点实验室开放课题和青岛大学人才启动基金等项目的资助。

在胚胎发育、疾病产生以及组织修复与再生中,细胞生活的天然微环境所具有的关键特征是动态的物理化学和机械结构变化。研究表明,材料界面上宏观、微观以及纳米级的动态变化能够调控所吸附的蛋白质和细胞的响应。但是,生物界面上分子级的动态变化如何影响蛋白吸附行为和细胞响应却未曾有人报道。通过利用生物学启发的分子运动来调控细胞功能,不仅可以更好地理解细胞与动态微环境相互作用,而且这对于新型动态仿生材料的设计也至关重要,并为推动未来临床相关生物医学的发展提供了有价值的参考。

受到生物分子马达蛋白动态特性的启发,本研究利用Ben L. Feringa教授开发的人工分子马达(该分子马达获得2016年诺贝尔化学奖)在光的诱导下提供分子级的机械运动。在这里,我们利用嫁接在生物界面上分子马达的动态运动介导蛋白质的吸附行为来调控间充质干细胞的命运。当受生物界面上光驱动分子马达的旋转运动影响时,间充质干细胞分化为成骨细胞;而在静态分子马达界面可以更好地维持间充质干细胞的干性。我们也进一步地探索了分子马达与蛋白和细胞之间的作用机制发现:分子马达的旋转运动可以影响蛋白吸附的数量和二级构象,调节整合素-粘着斑-细胞骨架肌动蛋白-细胞核的信号传导,进而调控充质干细胞的特定蛋白和基因表达,影响间充质干细胞的分化和干性维持。这个工作为仿生智能型人工分子马达在生物医学方面的应用提供了研究依据。

周祺惠教授课题组(课题组网站:https://www.x-mol.com/groups/BMTMers)围绕材料学、组织工程与再生医学、细胞与分子生物学、临床医学等多学科交叉,以先进生物材料为工具重点开展了生物材料界面与(干)细胞相互作用、疾病诊断、药物可控释放系统、止血、组织修复与再生方面的基础和应用研究。

文章链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/5/eaay2756

编辑:李鹏