同时检测两种生物活性分子的双色荧光探针的设计、合成及生物应用

发布时间：2017-12-08 14:01

  本文关键词：同时检测两种生物活性分子的双色荧光探针的设计、合成及生物应用

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【摘要】：生物活性小分子如活性氧(ROS)、金属离子、H+在细胞的信号转导过程中起着至关重要的作用,与疾病的发生发展紧密相关。例如,过氧化氢(H2O2)介导的“氧化还原”信号,与血管生成、氧化应激、老化和癌症等关系密切。锌离子(Zn2+)是大量蛋白的结构组成成分和酶活性中心,同时,它也是细胞内重要的信号分子,对细胞的各种行为产生重要的影响。活性分子相互影响,浓度变化相互关联,构成了分子通讯,与重大疾病的发生发展密切相关。线粒体作为一种信使细胞器被广泛关注,线粒体中的多种小分子参与不同的细胞生理活动,其中包括Zn2+和H2O2。荧光成像法作为动态原位分析的有效手段越来越受到大家的青睐,特别是在亚细胞水平生物活性小分子的检测方面得到了广泛应用。目前,单独检测线粒体内Zn2+、活性氧或活性硫的荧光成像法屡见报道,但是对它们浓度水平的协同变化及对细胞生物行为、疾病发生发展的调控研究相对较少。因此,同时检测线粒体内的两种活性分子对揭示它们在细胞生物学过程中的重要作用是至关重要的。为解决线粒体内两种活性小分子的同时成像问题,我们开展了以下两方面的工作:(一)设计合成了两种荧光探针PF-H2O2、Cy-O-DPA来检测活细胞线粒体内H2O2及Zn2+浓度的协同变化。PF-H2O2由三部分组成:带有脂溶性阳离子的荧光团部花菁担当荧光发色团和定位基团;硼酸酯作为H2O2响应基团。反应前后整个分子由“吸-吸”改变为“供-吸”电子体系,使得荧光增强。该探针能够高选择性的裸眼识别H2O2,并实现了细胞内H2O2含量的动态检测,PF-H2O2检测H2O2的线性范围为1.0×10-7-5.0×10-5 M,线性方程是F=514.606[H2O2](μΜ)+8735.48,线性相关系数为0.9960,检测限为18 nM。Cy-O-DPA根据PET机理设计合成,该探针由三部分组成:带有脂溶性阳离子的花菁(Cy)作为荧光发色团和定位基团;能够与Zn2+络合配位的DPA基团作为Zn2+识别基团。该探针实现了对Zn2+的瞬时检测,线性范围为1.0×10-7-5.0×10-6M,线性方程是F=1083.17[Zn2+](μΜ)+4485.26,线性相关系数为0.9901,检测限为11 nM。两个探针具有良好的灵敏度和选择性以及可分辨的激发和发射光谱从而实现了线粒体内H2O2与Zn2+浓度协同变化的可视化研究,同时探究了以线粒体为载体的H2O2、Zn2+以及细胞凋亡的三角关系。这为同时研究H2O2和Zn2+相关的细胞生物学作用,提供了理想的成像探针,为揭示与线粒体H2O2和Zn2+浓度协同变化的相关疾病的分子作用机制提供了理想的工具。(二)设计合成了荧光探针PHS检测活细胞线粒体中硫化氢(H2S)的浓度变化,同时利用Cy-O-DPA探究活细胞线粒体中H2S和Zn2+浓度变化之间的关联性。探针PHS由三部分组成:带有脂溶性阳离子的荧光团部花菁担当荧光发色团和定位基团;二硝基苯甲醚作为H2S的识别单元。探针与H2S反应后,形成强烈的推拉电子结构,荧光增强。探针PHS能够高选择性的裸眼识别线粒体中的H2S,NaHS的线性范围为1.0×10-6-1.0×10-4 M,线性方程是F=550.720×[NaHS](μM)+18222.6,线性相关系数为0.9977,检测限是26 nM。两个探针有望实现H2S和Zn2+的协同成像研究,为揭示H2S和Zn2+相关的分子生物学机制提供理想的工具。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3

【参考文献】

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1 王青;薛曹叶;羊小海;王柯敏;;基于分子信标和S1核酸酶检测锌离子的研究[J];化学传感器;2010年04期

2 韩焕美;吴亚光;肖守军;;5,5-二乙烯基-2,2-联吡啶:可能的新型锌离子荧光探针(英文)[J];无机化学学报;2010年08期

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本文编号：1266613