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A DNA Nano Firework for Imaging and Inhibitor Screening of Flap Endonuclease 1 in Living Cells
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2023-05-22 , DOI: 10.1021/acs.analchem.3c00930 Chen Wang 1 , Di Hao 1 , Yaofei Bao 1 , Xiaoxiao Xu 1 , Yifan Li 1 , Bingjie Zou 1 , Li Ding 1 , Qinxin Song 1
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2023-05-22 , DOI: 10.1021/acs.analchem.3c00930 Chen Wang 1 , Di Hao 1 , Yaofei Bao 1 , Xiaoxiao Xu 1 , Yifan Li 1 , Bingjie Zou 1 , Li Ding 1 , Qinxin Song 1
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In situ observation of changes in the activity of marker proteins in living cells is crucial for both biomarker-based disease diagnosis and drug screening. Flap endonuclease 1 (FEN1) has been recognized as a broad-spectrum cancer biomarker and therapeutic target. However, simple and reliable methods for in situ studying the FEN1 activity changes in living cells are limited. Here, we introduce a nano firework as a fluorescent sensor to sense and report FEN1 activity changes in living cells through FEN1 recognizing the substrates on the surface of the nano firework to release and restore the fluorescence of the prequenched fluorophores. We verified the high selectivity, anti-interference ability, stability, and quantitative performance of the nano firework in tubes and living cells, respectively. A series of controlled experiments have demonstrated that the nano firework could accurately report changes in FEN1 activity in different cells, enabling “sensors in, results out” in the manner of simple addition to the cell culture medium. Using an in silico molecular docking study and experiments, we also explored the ability of the nano firework for rapid screening of FEN1 inhibitors and found two new candidate compounds myricetrin and neoisoliquritin, which could be used as FEN1 inhibitors for further research. These performances of the nano firework suggest that it can be used in high-throughput screening applications, providing a promising tool for biomarker-based new drug discovery.
中文翻译：
用于活细胞中 Flap 核酸内切酶 1 成像和抑制剂筛选的 DNA 纳米烟花
原位观察活细胞中标记蛋白活性的变化对于基于生物标记的疾病诊断和药物筛选都至关重要。Flap 核酸内切酶 1 (FEN1) 已被公认为广谱癌症生物标志物和治疗靶标。然而，简单可靠的原位方法研究活细胞中 FEN1 活性的变化是有限的。在这里，我们引入纳米烟花作为荧光传感器，通过 FEN1 识别纳米烟花表面的底物，释放和恢复预猝灭荧光团的荧光，从而感知和报告活细胞中的 FEN1 活性变化。我们分别在管和活细胞中验证了纳米烟花的高选择性、抗干扰能力、稳定性和定量性能。一系列对照实验表明，纳米烟花可以准确地报告不同细胞中FEN1活性的变化，以简单添加到细胞培养基中的方式实现“传感器输入，结果输出”。使用计算机模拟通过分子对接研究和实验，我们还探索了纳米烟花快速筛选FEN1抑制剂的能力，发现了两个新的候选化合物杨梅苷和新异甘草苷，可作为FEN1抑制剂进行进一步研究。纳米烟花的这些性能表明它可以用于高通量筛选应用，为基于生物标记的新药发现提供了一个有前途的工具。
更新日期：2023-05-22
中文翻译：
用于活细胞中 Flap 核酸内切酶 1 成像和抑制剂筛选的 DNA 纳米烟花
原位观察活细胞中标记蛋白活性的变化对于基于生物标记的疾病诊断和药物筛选都至关重要。Flap 核酸内切酶 1 (FEN1) 已被公认为广谱癌症生物标志物和治疗靶标。然而，简单可靠的原位方法研究活细胞中 FEN1 活性的变化是有限的。在这里，我们引入纳米烟花作为荧光传感器，通过 FEN1 识别纳米烟花表面的底物，释放和恢复预猝灭荧光团的荧光，从而感知和报告活细胞中的 FEN1 活性变化。我们分别在管和活细胞中验证了纳米烟花的高选择性、抗干扰能力、稳定性和定量性能。一系列对照实验表明，纳米烟花可以准确地报告不同细胞中FEN1活性的变化，以简单添加到细胞培养基中的方式实现“传感器输入，结果输出”。使用计算机模拟通过分子对接研究和实验，我们还探索了纳米烟花快速筛选FEN1抑制剂的能力，发现了两个新的候选化合物杨梅苷和新异甘草苷，可作为FEN1抑制剂进行进一步研究。纳米烟花的这些性能表明它可以用于高通量筛选应用，为基于生物标记的新药发现提供了一个有前途的工具。
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