蛋白质巯基修饰荧光探针的设计,合成与性能研究

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作者：

黄楚森

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摘要：

氧化还原信号转导,尤其是蛋白质巯基的氧化性修饰,与人类许多重要疾病密切相关,是目前国际上热点研究领域之一.然而长期以来,蛋白质巯基及其氧化修饰的专一,快速检测手段缺乏,尤其是活细胞内相邻巯基和次磺酸的原位荧光成像研究很少,限制了该领域的发展.本文设计合成了系列选择性检测蛋白质次磺酸和相邻巯基的荧光探针,并对所合成荧光探针各种光谱性能和生物相容性进行了详细研究.同时以牛血清蛋白和硫氧还蛋白为模型,系统研究了探针的选择性,反应动力学和竞争性等.利用荧光探针CPD,NPE,S2,S3和VTAF实现了对活细胞内次磺酸和相邻巯基的原位荧光成像. 1.以二甲基酮类似物为受体,设计合成了系列针对蛋白质次磺酸荧光探针,优化并选取CPD作为次磺酸荧光探针进行了相关性能和活细胞内应用研究.相比于已报道次磺酸荧光探针,CPD具有以下优点:(1)是第一个能够在微摩尔水平实现次磺酸检测的荧光探针,对细胞内ROS没有干扰;(2)具有较好的透膜性,能够在生理体系内应用;(3)能够过实时荧光响应细胞内氧化还原调控所导致的次磺酸变化;与商业化的亚细胞器内探针共定位显示,次磺酸主要产生在线粒体和内质网上. 2.以对氨基亚砷酸为基础,引入乙二硫醇,设计,合成了稳定的相邻巯基受体VTA2,以抗光漂白能力较强的荧光团1,8-萘酰亚胺为荧光报告基团,通过在荧光团的4,5位引入二甘醇胺调控生物相容性,合成得到了荧光探针NPE.NPE是第一个报道的能够用于选择性检测细胞内源性相邻巯基的荧光探针,在微摩尔水平无细胞毒性.NPE具有较好的透膜性同时能够在生理体系内应用.荧光偏振和凝胶电泳实验表明,NPE对蛋白质相邻巯基具有很好的选择性.活细胞原位荧光成像实验证实NPE能够通过荧光对细胞内含相邻巯基蛋白进行实时跟踪响应,与商业化的亚细胞器内探针共定位显示标记的相邻巯基蛋白主要存在于线粒体内. 3.以菁染料和荧光素为荧光报告基团,VTA2为受体,设计合成了三个用于细胞表面含相邻巯基蛋白成像的荧光探针S2,S3和S5. 荧光偏振实验显示探针S2和S3具有较好的选择性,并且对于模式蛋白rBSA的响应时间非常短,能够在10分钟内检测出目标蛋白并且信号达到饱和.电泳实验进一步证实探针能够特异性标记相邻巯基蛋白,在0-25μM范围内探针没有细胞毒性. 细胞成像结果显示S5仍然能够透过细胞膜进入细胞内,因此没有做具体的深入实验.而S2和S3的细胞成像显示,探针能够选择性地潴留在细胞表面,对照实验表明,探针Cy3和Cy5在细胞表面没有任何荧光信号.由此表明S2和S3是一类能够选择性检测细胞表面含相邻巯基蛋白的荧光探针.其中S3为近红外荧光探针,可用于后续活体成像研究. 4.以VTAF1为相邻巯基受体,分别连接两个荧光发色团,设计合成了一个FRET型的相邻巯基荧光定量检测探针VTAF.体外分子水平评价显示,探针VTAF与相邻巯基蛋白具有特异性响应,在470nm和540nm处能够实现比率型检测.

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关键词：

荧光探针 相邻巯基蛋白 次磺酸 合成 荧光成像

被引量：

1

年份：

2013