心血管疾病研究所2022年第8期（总29期）“Lab and Journal Club”学术沙龙

心血管疾病研究所2022年第8期（总29期）“Lab and Journal Club”学术沙龙

主讲人：孙广瑜 博士

汇报内容：【课题进展】单分子级别荧光光谱技术在生物学中的应用

随着荧光蛋白的发现与荧光共聚焦显微镜技术的成熟，荧光成像在生物学领域的应用也越来越广泛，在基础的荧光成像之上，高时空分辨率的荧光光谱分析方法也进一步补充了分子动力学的信息，例如分子构型变化、运动方式与速率、分子互作强弱等的定量检测。

孙广瑜博士着重介绍了荧光共振能量转移（Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET）、荧光寿命成像（Fluorescence lifetime imaging microscopy，FLIM）、荧光相关光谱（Fluorescence Correlation Spectroscopy，FCS）和荧光互相关光谱（Fluorescence Cross-Correlation Spectroscopy，FCCS）等方法的基本原理以及它们在生物学中的各种应用场景。

FRET通过供受体荧光基团间能量转移引起的供体荧光亮度或荧光寿命的变化可检测供受体间微小距离的变化（小于10 nm），如分子内或分子间的空间构型变化、参考分子功能性结构变化设计biosensor、分子间互作等。其中，FLIM进一步提高了FRET的检测精度。FCS是一种具有单分子级别灵敏度的荧光光谱分析方法，通过荧光信号波动的自相关（autocorrelation）分析得到分子动态信息，适用于生理环境下低浓度样品的检测（nM-pM）和扩散系数的测量。更进一步的FCCS，用红绿荧光蛋白分别标记两个分子，通过分析红绿荧光信号波动的互相关系进一步揭示两者结合的强弱，能够定量相互作用的解离常数。

最后，孙广瑜博士介绍了上述方法在模式动物斑马鱼早期胚胎发育中的两个应用。其一，Wnt3信号通路在脊椎动物小脑发育中起重要作用，借助FCS和FCCS方法，研究揭示了Wnt3在斑马鱼小脑组织细胞内外的几种运动状态及其与膜表面受体FZD1结合的调节机制。其二，整合素是一种由α和β组成的异二聚体，作为膜表面受体负责沟通细胞内外传递的机械力信号，在细胞黏附、迁移和形态变化中起调节作用，通过综合应用荧光成像的时空间定量分析、FRET-FLIM、FCCS等方法，研究揭示了整合素活化的一种生物物理调节机制。目前，孙博士课题组的研究以斑马鱼为平台，利用胚胎体节发育提供的立体生理环境，对整合素活化介导机械力信号传递的机制和功能进行深入研究。

主讲人：王瑞莹 博士

汇报内容：【文献分享】GIPR Is Predominantly Localized to Nonadipocyte Cell Types Within White Adipose Tissue

长期以来关于是否应该激活或抑制葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体 (GIPR) 用以治疗肥胖症存在一些争议。最近GIPR在下丘脑喂养中心的作用得到证实，但 CNS GIPR 的生理相关性仍然未知。本研究证明HFD 喂养的 CNS-GIPR KO 小鼠和具有CNS-hGIPR 缺失的人源化 (h)GIPR 敲入小鼠显示出体重减轻和葡萄糖代谢改善。在肥胖小鼠中，acyl-GIP 的急性中枢和外周给药增加了下丘脑喂养中心的 cFos 神经元活动，这与体重和食物摄入减少以及葡萄糖耐受作用改善相吻合。酰基-GIP的慢性中枢和外周给药降低了野生型小鼠的体重和食物摄入，但在 CNS-GIPR KO 小鼠中显示出减弱/缺失的功效。此外，GLP-1/GIP 共激动相对于 GLP-1 的优越的代谢作用在 CNS- GIPR KO 小鼠中消失。因此，研究数据确立了 CNS GIPR 在控制能量代谢方面的关键作用。

本研究的主要亮点为：

1. CNS-Gipr KO 小鼠免受饮食诱导的肥胖和葡萄糖耐受不良。

2. Acyl-GIP 增加关键下丘脑喂养中心的 cFOS 神经元活动。

3. 在 CNS-mGipr KO 小鼠中，酰基-GIP 对体重和食物摄入的影响不存在/减弱。

4. 在 CNS-mGipr KO 小鼠中，GLP-1/GIP 双重激动剂失去了优于 GLP-1 的作用效果。