前不久,在经历了数年“封禁风云”后,美国FDA宣布在2025年7月31日前对NMN的销售不再设限!战战兢兢如NMN,可算在备受争议中迎来了喘息之机。
但别高兴的太早,NMN身陷封禁之局也不只因简单的补剂or药物的身份之争,含量有没有虚标?足够安全了吗?想彻底摆脱“禁售名单”,对NMN,不多下点功夫可不行!
在NMN“性命攸关”的时刻,我国学者於邱黎阳教授及其团队带来了令人振奋的好消息!他们发明了一种可实时监测活细胞内NMN动态变化的蛋白探针。有了它,科学家们表示:再也不用半知半解地去猜测细胞如何利用NMN了,这得力武器,可真给力[1]!
所谓精雕细琢出好物,在之前的NAD+研究史中,并非没有检测NMN及其相关代谢物的方法,但今天的主角,同时满足抗干扰、高灵敏、可定位和可实时监测等一系列优良特质,并因此脱颖而出。
它,就是历经迭代改良和精心打磨之后,专为检测细胞内NMN而设计的NMN蛋白探针——NMoRI。
图注:NMoRI原理图
NMoRI是一个对NMN十分敏感且特异的蛋白质结构,其两端分别链接了一个发射蓝光的荧光素酶(cpNLuc)和一个与之共振并发射红光的红色荧光蛋白(RFP),cpNLuc和RFP之间的BRET(生物发光共振能量转移)效率可通过光谱监测。也就是说,只要待测物能让探针两端的cpNLuc和RFP相对位置变化,我们就能根据光谱测量其浓度。
在遇到NMN之前,cpNLuc和RFP遥遥相望,BRET信号很低。但当NMN结合NMoRI后,情况显然不同了:NMoRI的构象改变使cpNLuc和RFP距离拉近,能量转移效率增加,BRET效率增强,表现为NMN浓度依赖的BRET信号变化。
通过监测BRET信号强度来定量分析环境中的NMN浓度,恰是NMoRI的核心技术所在。
图注:NMN结合诱导NMoRI构象变化及使蛋白质支架N端和C端之间的距离被拉近
NMoRI能成功利用构象变化实现NMN“行踪捕获”很棒,但更棒的是其对NMN的高特异性优势:探针对其他NMN类似物没有显著响应,受自发荧光和pH等相关干扰同样很小。NMoRI 宣言:只为NMN而心动,误认其他分子?不存在的!”
图注:NMoRI对NMN特异性高,对其他类似物等无显著响应
为了检验NMoRI到底好不好用,研究者们在人类胚胎肾细胞系HEK 293T细胞上开展了实验,结果显示,NMoRI完美揭示了在不同NAD+前体(NAM、NMN、NMNH、NR、NRH)存在下细胞摄取NMN的动态轨迹:
对于NMN,NMoRI的胞内BRET信号在4分钟内迅速增加并呈浓度依赖性,表明NMN能够被细胞迅速摄取;
至于其他前体,能在胞内快速转化成NMN的NR和NRH也引起了NMoRI信号的快速增加,但NA和NAM在10分钟内未能产生良好的响应,这可能与细胞摄取效率和不同前体转化为NMN的差异有关。
图注:HEK 293T细胞暴露于不同浓度的NAD+前体中时NMoRI 的BRET信号强度
进一步研究显示,当抑制转化过程中的关键帮手CD73(将胞外NMN转化成NR的酶)和ENTs(核苷转运蛋白)后,细胞摄取和转化NR和NRH的信号不再明显,但NMN的摄取信号依旧显著。通过NMoRI,研究者们明确证实了细胞摄取NMN的多机制共存特点。到底哪种前体更有效,测试一下便知道。
图注:NAD+前体的主要运输途径(左);抑制CD73和ENTs后对NR和NRH转化为NMN的影响(右)
那么问题来了:NMN被细胞摄取之后,如何才能探查其在亚细胞结构中的分布呢?答案其实不复杂,只需给NMoRI装上精准的定位器——细胞器靶向肽,就能轻松实现追踪。
在为表达亚细胞蛋白探针的HEK 293T细胞建立校准曲线(用于确定探针信号与NMN实际浓度的关系)后,研究者发现,自然状态下HEK 293T细胞质中的NMN水平为3.07 μM,细胞核中为3.65 μM,线粒体中为6.16 μM。而且,大多数NAD+前体能显著增加这些部位的NMN水平。
图注:HEK 293T细胞校准曲线的建立(上);NAD+前体显著增加了亚细胞结构中的NMN水平(下)
能实时追踪细胞摄取NMN的动态路径,还能精确定量亚细胞结构中的NMN水平,在探索细胞如何利用NMN的道路上,NMoRI,堪称实力型选手!
说到底,不管是细胞摄取NMN还是量化NMN水平,一切关注点还是为了咱那与衰老和寿命都息息相关的NAD+。但值得注意的是,“多多益善”其实并不适合NMN,越来越多的证据表明,NMN/NAD+的比例增加有可能激活SARM1蛋白,引发神经系统jb。
在NMoRI的帮助下,研究者惊讶地发现,部分强效增加NAD+的前体物质(如NMNH和NRH)可显著增加NMN/NAD+的比例,并激活SARM1(cADPR水平增加是SARM1激活的指标),尤其在高表达SARM1的细胞,如SH-SY5Y中,更加明显。
图注:不同NAD+前体对NMN/NAD+比例和cADPR的水平的影响,SH-SY5Y细胞增加cADPR更明显
除了一众NAD+前体物质,NMNATs(NAD+合成酶)家族、其他蛋白质如NudtX水解酶和一些过氧化物酶体膜蛋白(如Pxmp2)在维持NMN/NAD+比例的平衡中同样扮演着关键的角色:
比如NMNATs在细胞内负责将NMN转化为NAD+,并调节脂肪细胞分化等过程。NMoRI信号显示,敲低NMNATs表达后,细胞质中NMN水平显著增加,反之过表达它们,NMN水平下降。
图注:NMNATs表达的变化对细胞内NMN、NAD+和NMN/NAD+比例的影响
在这样的场景下,NMoRI的存在价值愈发凸显:能帮助研究团队精密把控细胞内的NMN水平,在安全的基础上保障抗衰收益最大化。随着NMN/NAD+比例失衡在激活SARM1中的关键作用被日益强调,NMoRI的加入,无疑将为这份重视带来巨大的可行动性。
而你,我的朋友,离NMN精准抗衰的未来或许就缺这么一个淬炼而归的好帮手!
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