《自然通讯》报道诺贝尔奖科学家联合研究中心研究成果
发布人:陈啸寅  作者:化学学院  发布时间:2017-10-18   动态浏览次数:49

近期,斯普林格·自然出版集团下属刊物《自然通讯》(NatureCommunications,2017,8,DOI:10.1038/s41467-017-01137-8),以“光致变色荧光糖探针光控识别细胞内靶物质(Remotelight-controlledintracellulartargetrecognitionbyphotochromicfluorescentglycoprobes)”为题,在线报道了我校化学与分子工程学院的最新研究成果。该研究为细胞的靶向、精准功能标记研究提供了新的光可控化学探针工具。

可靶向、精准探测不同细胞生命和疾病过程的荧光探针技术,对生命科学的发展和疾病早期诊断具有重要意义。传统荧光探针易受生物背景光干扰,且通常只能通过被动扩散进入细胞产生待测物识别信号,造成了探测的低精确性。为解决这一关键问题,诺贝尔奖科学家联合研究中心人员通过将螺吡喃光致变色分子、1,8–萘酰亚胺荧光团与具备膜受体主动靶向功能的半乳糖分子共价连接,创制了可通过远程光控实现细胞精准定位及靶标识别的光致变色荧光探针。初步研究发现,通过紫外/可见光的循环照射可实现对探针螺吡喃/部花青结构的可逆调控,进而实现探针萘酰亚胺荧光发射的循环“开/关”控制。此外,探针的螺吡喃态与细胞内广泛存在的硫化物不发生相互作用,而当远程光激活其部花青态时,探针可迅速与亚硫酸根阴离子发生化学反应,从而阻断探针的光致变色活性,使荧光处于恒定的“开启”状态(下图a-b)。

说明:http://news.ecust.edu.cn/UploadFile/DES/2017/150829365189116.jpg

基于其独特的光学性质,中心研究人员进一步应用所构建探针实现了细胞精准荧光标记及光控靶标识别:首先,探针可在水相中形成双亲性胶束,从而通过糖簇与一种膜受体的高亲和力识别实现主动细胞定位。随后,通过紫外/可见光的循环调控,探针可在细胞内执行多次可重复的“荧光闪烁”现象,从而提升了荧光探针在复杂细胞内环境中的定位精准度。最终,探针还可通过远程光激活策略(即螺吡喃向部花青结构的光调变)实现细胞内源性亚硫酸根阴离子的灵敏探测与定量(上图c)。

该论文第一作者是我校青年教师张隽佶副教授,田禾院士、贺晓鹏副研究员和中科院上海药物研究所李佳研究员为论文共同通讯作者,诺贝尔化学奖得主我校客座教授BenL.Feringa教授为论文的合作作者。主要生物学工作由博士研究生韩海浩和硕士研究生付幼心完成。本研究工作得到国家“973”计划、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金优秀青年科学基金、“111”引智计划资金支持。