当前位置：首页 > 详细信息 湖南师范大学杨荣华组构建聚合物荧光纳米信标监测受精卵及胚胎发育过程中H2Sn浓度波动
作者：luojiao 发布时间：2022/2/16 3:09:00
受精及胚胎发育是生命活动的起始，在此过程中，由受精卵分化出胚胎干细胞，并逐渐发育成高度有序的组织结构进而形成器官。H2Sn作为活性硫分子（RSS）大家族中的一员，具有抗氧化、细胞保护及氧化还原信号传导等功能。受精卵及胚胎发育过程中, H2Sn浓度的高低及波动情况，将直接影响组织结构和器官的形成。但胚胎发育过程中，氧化磷酸化的能量转化过程，产生大量的活性氧分子（ROS），导致H2Sn含量比活细胞中的含量相对较低且波动较大。因此，目前尚未见到有关胚胎发育阶段内源性H2Sn的浓度变化的报道。
近日，湖南师范大学杨荣华教授与长沙理工大学周怡波博士合作在Angewandte Chemie International Edition期刊上发表了题为“A Polymeric Nanobeacon for Revealing Hydrogen Polysulfides Fluctuation during Fertilization and Embryonic Development”的论文，该研究以H2Sn响应型聚合物胶束为载体，负载大量胞浆蛋白结合增强型染料构建纳米信标。纳米信标进入胚胎细胞内后，被内源性H2Sn激活，释放并点亮染料荧光，且染料分子可与胞浆蛋白结合，大幅度增强荧光信号。因此，该聚合物纳米信标对H2Sn展现出极高的响应灵敏度，可实现对胚胎发育过程中内源性H2Sn的荧光成像。
图1 荧光纳米信标合成机理及胚胎发育阶段H2Sn浓度波动示意图
图1 荧光纳米信标合成机理及胚胎发育阶段H2Sn浓度波动示意图
作者以斑马鱼胚胎发育为范例，实时监测其受精卵及胚胎发育过程中H2Sn浓度的变化情况。研究发现受精卵内H2Sn浓度较低，随着发育的进行（2.5 hpf），胚胎中荧光强度逐渐增强，表明H2Sn浓度升高。但原肠胚期（6 h）后，荧光强度开始降低，其中体节期荧光强度降低至50%，并逐渐达到平稳，H2Sn在胚胎发育初期达到峰值，而后随着发育过程逐渐降低。与已有报道斑马鱼原肠胚期H2O2浓度最大而成熟体组织中浓度较低的结论相对比，证明了H2Sn在抗氧化、保护正常生理发育等过程中发挥重要作用。
图2 斑马鱼胚胎发育阶段H2Sn荧光成像图（A）及荧光强度对比图（B）
图2 斑马鱼胚胎发育阶段H2Sn荧光成像图（A）及荧光强度对比图（B）
该工作以胚胎发育阶段活性小分子为研究目标，首次揭示了内源性H2Sn在胚胎发育阶段的浓度变化情况，为多重生理发育过程中H2Sn的研究开辟了新的路径，并为荧光探针的生化分析应用提供了新的发展方向。
杨荣华教授为这项研究的通讯作者，文章的第一作者是长沙理工大学周怡波博士。据悉，该研究所用斑马鱼为来自国家水生生物种质资源库国家斑马鱼资源中心所提供的标准野生型品系。