新聞科研進(jìn)展
活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）是生物有氧代謝或外源性刺激產(chǎn)生的含氧的化學(xué)反應性物質(zhì)，包括超氧根離子（O2·-）、羥基自由基（HO·）、單線(xiàn)態(tài)氧（1O2）、過(guò)氧化氫（H2O2）等。生理條件下，ROS的生成和代謝被嚴格調控，在細胞信號轉導和體內平衡等方面具有重要作用；而ROS一旦過(guò)量則會(huì )引起生物大分子的損傷，導致細胞和器官的功能障礙，促進(jìn)炎癥、衰老相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展。不同的ROS可以通過(guò)化學(xué)反應進(jìn)行轉換，如H2O2與Fe2+等過(guò)渡金屬離子發(fā)生Fenton反應產(chǎn)生HO·。HO·不僅沒(méi)有必要的生物學(xué)功能，破壞性也最強，故減少HO·的產(chǎn)生是抗氧化的重要切入點(diǎn)。已有的抗氧化材料（包括小分子化合物、納米材料等）往往通過(guò)降低兩種前體物質(zhì)H2O2和金屬離子中的一種來(lái)抑制HO·的產(chǎn)生。然而，有研究指出這些抗氧化材料會(huì )破壞體內ROS或金屬離子的內穩態(tài)，引起副作用甚至死亡。
來(lái)源于李斯特菌的迷你鐵蛋白（DNA-binding protein from starved cells, Dps）是鐵蛋白超家族的一員，具有由12個(gè)亞基自組裝形成的納米籠型結構。Dps擁有特異性結合游離Fe2+的鐵氧化酶活性中心，能高效利用H2O2將Fe2+快速氧化成Fe3+并儲存于其內腔。因此，Dps是一種能抑制Fenton反應和HO·生成的天然納米材料。
中國科學(xué)院武漢病毒研究所/生物安全大科學(xué)研究中心李峰研究員課題組通過(guò)對Dps納米籠進(jìn)行表面改造，在Dps亞基N端引入適量組氨酸，賦予其細胞穿膜功能，在人源皮膚成纖維細胞上證實(shí)了改造的Dps主要利用網(wǎng)格蛋白介導的內吞途徑進(jìn)入細胞，通過(guò)抑制Fenton反應發(fā)揮高效的抗氧化作用，并在小鼠皮炎模型上證實(shí)了Dps活體水平的抗氧化治療效果。Dps的抗氧化作用需同時(shí)消耗H2O2和Fe2+，原理上有助于克服ROS和金屬離子內穩態(tài)失衡問(wèn)題。此外，它還具有天然的生物相容性、生物可降解性、良好的酸穩定性、易于制備和工程化改造等優(yōu)點(diǎn)。Dps作為一個(gè)獨特的生物納米醫藥平臺，在抗衰老、抗炎、抗病毒感染、化妝品開(kāi)發(fā)等方面具有廣闊的應用前景。目前，他們正在開(kāi)展進(jìn)一步的應用探索。
相關(guān)研究成果于2月15日在線(xiàn)發(fā)表于Nanoscale。武漢病毒所朱偉偉和方倜為論文的共同第一作者，李峰研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院應急專(zhuān)項等項目的支持。
論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2021/NR/D0NR08878A#!divAbstract
圖示：表面工程化的迷你鐵蛋白Dps通過(guò)抑制Fenton反應在細胞和動(dòng)物水平上表現出良好的抗氧化作用