专一性检测半胱氨酸的荧光探针设计合成及生物应用研究

发布时间：2021-07-26 13:52

　　细胞内含巯基小分子,如半胱氨酸（Cys）、同型半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH）,在维持生命体系过程中起着关键作用。利用荧光探针技术在生物体内高灵敏性和选择性地识别某种硫醇,对了解生物硫醇的代谢机制和生理功能具有重要的应用价值。然而,由于这些硫醇相似的结构和反应活性对相关探针的发展构成了极大的挑战。本文设计合成了三个特异性识别Cys的荧光探针,并对其性质及应用进行了一系列的研究工作。本文分为三章:第一章主要介绍了荧光探针的定义、组成及主要机理,阐述了硫醇小分子在生命过程中的作用,综述了检测这些硫醇小分子的荧光探针的种类及发展。第二章主要提出了一种五元杂环调控丙烯酸酯识别团来提高探针识别性能的策略,并在理论计算指导下,筛选出五元-氧族（O,S）-杂环荧光探针F-O和F-S,成功合成出并表征了它们的化学结构,系统的研究并分析了探针F-O和F-S的光学性质、识别机理及生物应用。探针F-O和F-S成功应用于活细胞中内源性Cys的检测,并成功实现了在小鼠体内识别Cys的荧光成像,最重要的是,该探针首次被成功应用于扑热息痛诱导恶化肌肉减少症机制的研究中,直观可视化的监测长期进行扑热息痛治疗的老... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

吸收和发射过程的Jablonski能级图

昂笥忻飨缘挠?夤馄妆浠?Ｓ?馓秸胪ǔＳ扇?糠肿槌桑?直鹗鞘侗鸹?拧⒂?光基团、连接体部分[5]。识别基团也称受体，会特异性的选择与靶标物质反应或结合，使探针结构重组或空间构型变换，能量释放导致荧光基团的光谱发生变化，决定了探针分子的特异性和选择性。荧光基团一般为芳香族的稠环化合物，承担着将分子识别转换成不同形式的荧光信号输出的作用，同时也决定了探针识别的灵敏度。而连接体部分则可起到分子识别枢纽的作用，将识别团和荧光团连接起来，也有一些探针不需要连接部分，识别团和荧光团直接连接在一起。图1-2荧光探针的组成结构图荧光团的选择对探针的光学性质起着至关重要的作用。目前，常见的荧光基团有氧杂蒽类（主要为荧光素和罗丹明两种系列）、香豆素、氟硼吡咯类、菁类和吖啶等。其中氧杂蒽类荧光团，具有激发和发射波长较长、吸收系数高、荧光量子产率高和水溶性

第一章绪论3好等优点，被广泛用于荧光探针的构建中。如图1-3所示氧杂蒽类荧光探针分子基本结构单元，其螺内酯结构片段没有荧光，当探针与目标待测物质反应后，通过调控氧杂蒽环共轭体系，导致螺内酯结构片段开环，从而产生强烈的荧光，大多该类探针都是基于此特点被设计的。图1-3氧杂蒽类荧光探针分子结构近年来。对荧光探针的理论研究越来越深入，各种有关探针识别靶标分子的机理被报道出来，主要包括：荧光共振能量转移机理（Fluorescenceresonanceenergytransfer，FRET）、分子内电荷转移机理（Intramolecularchargetransfer，ICT）、光诱导电子转移机理（Photo-inducedelectrontransfer，PET）、激发态分子内质子转移（Excited-stateintramolecularprotontransfer，ESIPT）等，这些机理被应用到一个又一个荧光探针的设计和发展中。1.2细胞内硫醇小分子在生命过程的作用含巯基的物质，即硫醇类物质，是目前在生物体内研究比较多的还原性物质，也是生物体中许多小分子和蛋白质的重要组成部分。而其中细胞内的硫醇小分子主要包括半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、Y-谷氨酰半胱氨酸、辅酶A等小分子，在生命过程中扮演者极其重要的角色，这些巯基小分子在氧化态和还原态之间建立个平衡点，维持着生命体系中氧化还原动态平衡，在新陈代谢过程中起着重要的作用[6]。体内某些硫醇小分子含量的高低与许多疾病密切相关，如艾滋并老年痴呆、心血管、癌症等[7-11]。因此，设计合成可特异性识别这些硫醇小分子的荧光探针可为检测相关疾病和药物提供有效的手段和方法，对早期诊断和临床治疗具有重要意义。本文主要研究半胱氨酸，同型半胱氨酸、谷胱甘肽，由于这三种巯基小分子的结构和反应活性相似，在复杂生理环境中显著区分其中某个特定硫醇仍然是


本文编号：3303688