發(fā)布時(shí)間：2020年10月21日
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近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員韓克利、樸海龍與深圳晶泰科技有限公司（XtalPi）的科研團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（GST）熒光探針分子的整體識(shí)別性能受控于傳統(tǒng)意義上的識(shí)別基團(tuán)，且與熒光團(tuán)的缺電子性相關(guān)。
GST是一種重要的II期解毒酶，通過催化谷胱甘肽（GSH）親核進(jìn)攻并加合到目標(biāo)物的親電中心，增加其親水性以便于運(yùn)輸和排出細(xì)胞外，從而達(dá)到解毒目的。相比于正常組織和細(xì)胞，GST在多種癌癥中的過表達(dá)，成為重要的多藥抗性癌癥標(biāo)記物。近紅外熒光探針具有高穿透性、低背景熒光、便于活體成像等優(yōu)點(diǎn)，因而更具實(shí)用價(jià)值；然而，文獻(xiàn)中對(duì)檢測(cè)GST的該類探針鮮有報(bào)道。
研究人員在前期工作（Research，2020）的基礎(chǔ)上，以保持系列識(shí)別基團(tuán)不變?yōu)榍疤幔ㄟ^引入帶正電荷的近紅外菁類熒光團(tuán)HCy以替換先前的雙光子熒光團(tuán)NI，發(fā)現(xiàn)HCy系列探針均比相應(yīng)的NI系列探針具有更強(qiáng)的非酶促和酶促反應(yīng)性。從實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算兩個(gè)層面，對(duì)該研究及相關(guān)文獻(xiàn)中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)結(jié)果進(jìn)行分析推理論證，研究人員發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)象源于熒光團(tuán)更強(qiáng)的缺電子性而非親水性，由此導(dǎo)致HCy系列探針中兼具高靈敏度和低背景反應(yīng)噪音的實(shí)用探針為識(shí)別基團(tuán)親電性更弱的HCy2（對(duì)位取代基為三氟甲基）和HCy9（對(duì)位為氫原子），這與對(duì)位取代基為氰基的NI3形成對(duì)比，打破已有研究中科研人員對(duì)氰基的固有依賴。在該現(xiàn)象的“信號(hào)放大”效應(yīng)下，識(shí)別基團(tuán)之間反應(yīng)性差異導(dǎo)致的其對(duì)不同亞型同工酶的選擇性區(qū)別得以顯現(xiàn)，該結(jié)論得到分子對(duì)接模擬結(jié)果的印證。研究人員進(jìn)一步通過細(xì)胞、組織及模式小鼠活體成像的結(jié)果，驗(yàn)證HCy2和HCy9檢測(cè)GST的實(shí)用性。此外，盡管學(xué)界普遍認(rèn)為不易通過光致電子轉(zhuǎn)移（PET）調(diào)控近紅外探針的熒光傳感，該研究通過超快光譜和量化計(jì)算，證明HCy系列探針的傳感機(jī)理的確是PET，且識(shí)別基團(tuán)的親電性也會(huì)影響熒光傳感效率。該研究為熒光探針的整體設(shè)計(jì)觀提供啟示和借鑒。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《化學(xué)科學(xué)》（Chemical Science）上，研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的資助。
http://www.cas.cn/syky/202010/t20201019_4763487.shtml