基于超分子识别的荧光探针设计及其用于内质网和肿瘤细胞检测
发布时间：2021-10-24 18:27
基于绿色荧光蛋白核心结构p-hydroxybenzylideneimidazolidinone（HBDI）为母体荧光团以及超分子葫芦脲CB7,设计合成了两种荧光探针。利用适当两亲性有利于细胞内质网的吸收的特点设计合成内质网定位的新型荧光探针。同时,以超分子主客体识别原理,以及肿瘤细胞表面叶酸受体与叶酸的高亲和力结合原理设计合成了基于CB7的荧光探针实现了对叶酸受体高表达肿瘤细胞的检测。（1）设计与合成了一种新型的具有两亲性的荧光探针可用于靶向内质网。该探针以HBDI为荧光团母体,一端连接十八烷长链作为疏水端能跟磷脂双分子层内的疏水链通过疏水作用力结合,因此能够插入到生物膜中,具有较好的生物膜定位功能。同时,HBDI荧光团母体本身的亲水性和扭转结构赋予该探针具有较好的两亲性。因此,该探针有良好的生物相容性,而适当的两亲性更能促进内质网（ER）的吸收,因此能够定位到内质网上。更进一步说,该探针在结合内质网前由于BDI的旋转振动,导致荧光信号较弱,一旦通过疏水作用定位到ER上其扭转被抑制,恢复较强荧光。因此,该探针对于涉及内质网生命活动过程的研究具有重要的潜在价值。（2）基于肿瘤细胞表面叶酸...
【文章来源】：上海师范大学上海市
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
荧光探针的组成
上海师范大学硕士学位论文第1章3图1-2荧光探针的四种识别机理Figure1-2Fourrecognitionmechanismsoffluorescentprobes.1.2.2.3荧光共振能量转移（FRET）荧光共振能量转移（FRET）现象是一种供体荧光团将其激发态能量转移到具有更低能量激发态的受体荧光团的效应，前提是要有一个对应的受体激发态振动能级。这种能量转移不是光子的发射及吸收现象，因此它是一个非辐射过程。相反，它是供体激发态能量向受体转移的一个过程。这种能量转移过程会“召唤”一个基态受体电子转移到供体能量传递到的激发态能级上去。在受体激发态的快速振动弛豫之后，也就意味着FRET体系的总能量减少。（如图1-2A）[17,18]1.2.2.1光诱导电子转移（PET）抑制光诱导电子转移是将非荧光分子转化为荧光分子的最常用的方法之一。PET效应是是一种分子内电子转移现象。从能量角度上来讲，供体电子的能量必须介于π轨道和π*轨道的能量之间，PET效应会降低激发态的净能量，阻断了π*→π弛豫，从而阻止了荧光发射。（如图1-2B）[18]基于PET效应的探针可分为两种：a-PET和d-PET。a-PET代表从供体（D）到激发荧光团的电子转移，导致荧光团还原和荧光猝灭，也称为还原性PET；而d-PET是从激发的荧光团到电子缺乏的受体（A）的电子转移过程，也称为氧化型PET。因此，基于PET的探针通常是荧光开启型探针，这一效应有利于高信噪比的荧光成像。[17]
上海师范大学硕士学位论文第1章7信号肽，使探针能与重要蛋白结合，并通过核孔进一步主动进入细胞核。[40]如图1-4所示，设计合成了磺胺罗丹明和Hoechst的偶合物得到HoeSR，用以超分辨成像细胞核DNA中的dSTORM。[37]该探针可以通过免洗的方式标记细胞核，并且只在细胞核内发出强烈荧光。通过该探针，可超分辨显示细胞核在不同有丝分裂阶段的纳米结构。图1-4探针HoeSR的结构及其对DNA的识别机理Figure1-4StructureofprobeHoeSRanditsfluorescenceemissionmechanismuponbindingDNA1.2.4.2线粒体定位探针线粒体是双膜构建的细胞器，外膜平滑，内膜向内折叠成嵴状，线粒体中央为基质。[41]线粒体是细胞内呼吸（氧化磷酸化）和合成ATP（三磷酸腺苷）的主要场所，[42]负责调节能量的生成、钙循环、蛋白质合成、凋亡途径[43]等功能。因此，线粒体探针的设计对于监测线粒体功能和研究多种线粒体相关疾病[44-46]起着至关重要的作用。在线粒体呼吸过程中，线粒体膜内的质子泵将质子输送到线粒体膜间隙，从而形成强大的负跨膜电位（MMP，~-180mV）。[47,48]而膜电位差会对线粒体的正常功能产生影响，因此，目前大多数线粒体定位探针都利用线粒体的膜电位差原理进行设计。[49-52]这些商业化的线粒体探针在结构上有一个共同点，那就是具有阳离子芳香族结构。凭借正电荷的导向作用，探针分子就能够定向排列在线粒体膜上。典型的靶向探针配体主要包括三苯基膦（TPP）、带正电的吡啶和喹啉衍生物、菁类和罗丹明，这些都是线粒体靶向探针设计的常用荧光团。[53-55]除了膜电位差，线粒体转运蛋白也可作为线粒体定位探针的靶点。[56-59]
本文编号：3455764
【文章来源】：上海师范大学上海市
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
荧光探针的组成
上海师范大学硕士学位论文第1章3图1-2荧光探针的四种识别机理Figure1-2Fourrecognitionmechanismsoffluorescentprobes.1.2.2.3荧光共振能量转移（FRET）荧光共振能量转移（FRET）现象是一种供体荧光团将其激发态能量转移到具有更低能量激发态的受体荧光团的效应，前提是要有一个对应的受体激发态振动能级。这种能量转移不是光子的发射及吸收现象，因此它是一个非辐射过程。相反，它是供体激发态能量向受体转移的一个过程。这种能量转移过程会“召唤”一个基态受体电子转移到供体能量传递到的激发态能级上去。在受体激发态的快速振动弛豫之后，也就意味着FRET体系的总能量减少。（如图1-2A）[17,18]1.2.2.1光诱导电子转移（PET）抑制光诱导电子转移是将非荧光分子转化为荧光分子的最常用的方法之一。PET效应是是一种分子内电子转移现象。从能量角度上来讲，供体电子的能量必须介于π轨道和π*轨道的能量之间，PET效应会降低激发态的净能量，阻断了π*→π弛豫，从而阻止了荧光发射。（如图1-2B）[18]基于PET效应的探针可分为两种：a-PET和d-PET。a-PET代表从供体（D）到激发荧光团的电子转移，导致荧光团还原和荧光猝灭，也称为还原性PET；而d-PET是从激发的荧光团到电子缺乏的受体（A）的电子转移过程，也称为氧化型PET。因此，基于PET的探针通常是荧光开启型探针，这一效应有利于高信噪比的荧光成像。[17]
上海师范大学硕士学位论文第1章7信号肽，使探针能与重要蛋白结合，并通过核孔进一步主动进入细胞核。[40]如图1-4所示，设计合成了磺胺罗丹明和Hoechst的偶合物得到HoeSR，用以超分辨成像细胞核DNA中的dSTORM。[37]该探针可以通过免洗的方式标记细胞核，并且只在细胞核内发出强烈荧光。通过该探针，可超分辨显示细胞核在不同有丝分裂阶段的纳米结构。图1-4探针HoeSR的结构及其对DNA的识别机理Figure1-4StructureofprobeHoeSRanditsfluorescenceemissionmechanismuponbindingDNA1.2.4.2线粒体定位探针线粒体是双膜构建的细胞器，外膜平滑，内膜向内折叠成嵴状，线粒体中央为基质。[41]线粒体是细胞内呼吸（氧化磷酸化）和合成ATP（三磷酸腺苷）的主要场所，[42]负责调节能量的生成、钙循环、蛋白质合成、凋亡途径[43]等功能。因此，线粒体探针的设计对于监测线粒体功能和研究多种线粒体相关疾病[44-46]起着至关重要的作用。在线粒体呼吸过程中，线粒体膜内的质子泵将质子输送到线粒体膜间隙，从而形成强大的负跨膜电位（MMP，~-180mV）。[47,48]而膜电位差会对线粒体的正常功能产生影响，因此，目前大多数线粒体定位探针都利用线粒体的膜电位差原理进行设计。[49-52]这些商业化的线粒体探针在结构上有一个共同点，那就是具有阳离子芳香族结构。凭借正电荷的导向作用，探针分子就能够定向排列在线粒体膜上。典型的靶向探针配体主要包括三苯基膦（TPP）、带正电的吡啶和喹啉衍生物、菁类和罗丹明，这些都是线粒体靶向探针设计的常用荧光团。[53-55]除了膜电位差，线粒体转运蛋白也可作为线粒体定位探针的靶点。[56-59]
本文编号：3455764
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