2023年，韩国的预期寿命将达到83.6岁，在OECD国家中排名第三，并且每年都在稳步增长。随着老年人口比例的增加，治疗各种老年疾病的社会成本也迅速增加，人们对疾病早期诊断的兴趣日益浓厚。在各种诊断方法中，研究人员正在积极开展测量谷氨酰胺作为老年疾病指标的研究，发现患有癌症、糖尿病和痴呆症等严重疾病的患者细胞和血液中谷氨酰胺的浓度与正常人相比发生了显着变化。普通人。
韩国科学技术院 (KIST)天然产物研究中心的 Seo, Moon-Hung 博士 与天然产物信息学研究中心的 Park, Keunwan 博士一起开发了一种能够快速准确测量的技术通过“配体诱导蛋白质组装”原理，无需复杂的测量过程和昂贵的分析设备即可测量谷氨酰胺浓度。
谷氨酰胺是血液中的一种氨基酸，被细胞用来合成蛋白质或作为能量来源，其在某些情况下的快速波动使其成为治疗和早期诊断疾病的有用生物标志物。为此，研究人员正在积极研究体内的谷氨酰胺代谢，以诊断代谢和退行性疾病，包括通过抑制谷氨酰胺的代谢来治疗癌症，谷氨酰胺也是癌细胞的营养物质。
到目前为止，体内谷氨酰胺浓度的测量一直依赖于氨基酸分析仪等昂贵的专用分析设备，无法实时测量活细胞中谷氨酰胺浓度的变化。对于成本相对较低的研究试剂盒来说，需要去除生物样品中的蛋白质等繁琐的前处理过程，导致测量时间长且精度低。
该团队基于“配体诱导蛋白组装”原理，开发了一种用于测量谷氨酰胺的传感器蛋白，可以轻松测量血液中谷氨酰胺的浓度。将谷氨酰胺结合蛋白分离成两种人工蛋白，然后与样品结合，将谷氨酰胺的符号Q和意味着明亮发光的SHINE组合起来命名为Q-SHINE。实验表明，Q-SHINE传感器具有高度选择性，对谷氨酸和D-谷氨酰胺等结构相似的氨基酸不产生响应。可测量的谷氨酰胺最低浓度为 1 微摩尔(μM，百万分之一摩尔)，比研究试剂盒中最常用的酶法测定低 20 倍。此外，传感器蛋白可以在大肠杆菌中轻松生产，使得研究套件能够以与价值数亿美元的分析仪器相同的水平来分析谷氨酰胺浓度。
研究团队还利用Q-SHINE传感器实时监测活细胞细胞质和线粒体中谷氨酰胺浓度的变化。特别是，通过验证癌细胞和正常细胞之间谷氨酰胺浓度的差异，有望通过抑制谷氨酰胺代谢来加快抗癌药物的开发。
“KIST 开发的 Q-SHINE 传感器将能够轻松监测谷氨酰胺浓度，类似于糖尿病患者自我监测血糖，”Seo, Moon-Hyeong 博士说。“如果用于谷氨酰胺代谢研究，将极大地有助于早期诊断和识别癌症、糖尿病和痴呆等严重老年疾病的病因，以及开发调节谷氨酰胺代谢的抗癌药物。”
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