线粒体靶向的比率型双光子荧光探针对细胞凋亡的可视化研究

发布时间：2020-05-31 18:41

【摘要】：细胞的大多数新陈代谢主要在线粒体上完成,线粒体参与很多过程包括:ATP产生,氧化还原场所,细胞凋亡等。细胞凋亡过程中,线粒体会受损,并影响细胞内的平衡,甚至会导致人体的神经退行性和神经肌肉等疾病。因此,监测细胞凋亡过程的进展对于疾病进展的评估是非常重要的。传统的凋亡检测方法,例如TUNEL试验和Annexin V-FITC凋亡试验,是繁琐的,不能给出实时结果。因此,非常需要实时监测细胞凋亡过程的方法。在所有开发的细胞凋亡方法中,基于荧光探针的光学测定已被广泛接受,因为它们便于精确和经济地操作,并且可以检测生物环境中的目标分析物。因此,开发双光子荧光探针检测细胞凋亡是非常好的思路。生物硫醇如Cys,Hey和GSH参与很多的生物过程。生物硫醇水平的异常会导致许多疾病的发生。并且Cys比GSH和Hcy更容易被氧化,对线粒体ROS(活性氧)的波动更敏感。因此,Cys的减少可以作为细胞凋亡的早期标记。检测早期细胞凋亡对于疾病的治疗有很好的帮助,因此,监测线粒体中的Cys水平对于生物医学研究和诊断非常重要。到目前为止,已经开发了很多方法来检测生物硫醇,例如伏安法等。这些方法提供高精度,但它们需要熟练的工人,昂贵的分析仪器和繁琐的预处理程序。在所开发的所有方法中,基于荧光探针的光学测定已被广泛接受,因为它们便于精确和经济地操作,并且可以检测生物环境中的目标分析物。极性在化学研究中是一个重要参数。并且有些有机、无机过程与周围的极性密切相关。在生物系统上,特别是在细胞系统里,极性决定了一些蛋白质和酶的相互作用并反映了一些细胞器膜的渗透性。此外,极性的异常变化可能和某些疾病息息相关。需要开发新工具检测活细胞中的极性。细胞凋亡过程中会导致线粒体极性发生变化,可以开发用于线粒体靶向定位的双光子荧光探针,用于迅速并准确地监测极性的波动,这对于细胞凋亡的探究具有非常大的意义。咔唑是一个非常好的双光子荧光团母体,因此我们课题组以咔唑为母体已经做了大量的工作。咔唑母体上可以修饰的位点比较多,这为荧光探针的设计提供了好的基础。据报道设计Cys和极性探针时,首先选择ICT机制,不仅有利于实现双通道检测分析物,而且ICT机制对极性非常敏感。因此本文中我们在咔唑的基础上合成了检测线粒体Cys和极性的探针。更重要的是,两个探针都能够实时双通道TPM可视化细胞凋亡,这对于研究细胞凋亡具有很大的意义,并且提供了一个好的思路。(1)我们分别合成了一维/二维ICT系统的一对咔唑衍生物(Mito-SCHO和Mito-DCHO)。它们都可以通过三个步骤简单地合成。正如预期的那样,具有二维ICT系统的Mito-DCHO可以特异性检测Cys,具有比率信号(119nm发射偏移)。咔唑骨架的供体(D)和Mito-DCHO中双醛基团的受体(A)构成了强大的ICT系统,这也赋予探针所需的双光子特征。此外,三苯基磷(TPP)作为线粒体定位基团。更重要的是,我们通过检测线粒体氧化应激水平,实现了对早期细胞凋亡的监测。(2)我们合成了两个化合物Mito-1和Mito-PF,其中Mito-1在检测极性的同时会受粘度的干扰,而Mito-PF特异性响应极性,不受外界环境的影响。Mito-PF的四乙炔氟作为极性的响应基团,苯并噻唑盐作为线粒体定位基团。Mito-PF可以很好地定位于线粒体中,同时具有良好的生物相容性。更重要的是,我们通过检测线粒体极性波动,实现了对细胞凋亡的监测。
【图文】：

１５逦１６逡逑图１－３探针１２－１６的结构式。逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｐｒｏｂｅ邋１２－１６．逡逑Ｓｏｎｇ等人合成了一个探针（１２）可以同时区分ＧＳＨ和Ｃｙｓ／Ｈｃｙ。探针响应逡逑硫醇主要机制是基于分子内重排和硫解。而且探针可以进行细胞中响应ＧＳＨ和逡逑Ｃｙｓ／Ｈｃｙ，有很好的应用前景［４９】。逡逑Ｓｕｎ等人开发一种简单易合成且新型的荧光探针（１３），探针有不同的反应逡逑位点去分别响应Ｃｙｓ，Ｈｅｙ和ＧＳＨ。并且探针可以在细胞中检测Ｃｙｓ，Ｈｅｙ和逡逑ＧＳＨ具有不同的响应信号，以此达到单个探针对多个分子目标进行响应。减少逡逑了合成成本，和方便快捷的检测生物硫醇，具有很好的生物应用价值［ＳＱ］。逡逑６逡逑

应位点的比率式双光子焚光探针。Ｙａｎｇ及其同事报道了一种单醛功能化双光子逡逑荧光探针ＣＡｌ［４0Ｉ，，它利用二维ＩＣＴ系统显示了其对Ｃｙｓ的特异性选择的ｔｕｍ－ｏｎ逡逑荧光响应（图２－１Ａ）。根据我们的密度泛函理论（ＤＦＴ）计算结果（图２－３），逡逑我们设想其对Ｃｙｓ的比率响应的失败是由于咔唑和吡啶部分之间剩余的强ＩＣＴ逡逑效率。对其对Ｃｙｓ的特异性预测，咔唑中的二维ＩＣＴ系统可以调节探针和Ｃｙｓ／Ｈｅｙ逡逑之间的反应速率。为了证实我们的猜想，我们分别懫用一维／二维ＩＣＴ系统（图逡逑２－１Ａ）设计并合成了一对咔唑衍生物（Ｍｉｔｏ－ＳＣＨＯ和Ｍｉｔｏ－ＤＣＨＯ）。它们都逡逑可以仅在三个步骤中容易地合成（图２－２），并且探针和中间体的结构均通过ＮＭＲ逡逑和ＥＳＩ－ＭＳ谱确认。逡逑正如预期的那样，具有二维ＩＣＴ系统的Ｍｉｔｏ－ＤＣＨＯ可以作为线粒体靶向的逡逑比率双光子荧光探针，用于特异性响应Ｃｙｓ，并具有大的发射峰偏移（１１９ｍｎ）。逡逑咔唑部分作为供体（Ｄ）共享，双醛基团作为二维ＩＣＴ系统末端的受体（Ａ）作逡逑为Ｃｙｓ的识别位点，赋予探针良好的双光子吸收特性，同时提氋ＩＣＴ效率。相逡逑反
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q255;O657.3

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 邓过房;;2016年诺贝尔生理或医学奖背景下的细胞死亡方式再认识[J];中学生物学;2017年05期

2 宁旭;于忠鸣;;创造性的自主毁灭——细胞凋亡简介[J];中学生物学;2006年10期

3 刘春秋;卞茂红;;药物致红细胞凋亡的研究进展[J];临床输血与检验;2017年04期

4 刘晨;冯雪;;人CXCR4基因对胰腺癌SW1990细胞凋亡和细胞周期的影响[J];健康之路;2017年06期

5 王方;;过表达TIPE2上调BID分子促进H446细胞凋亡[J];科学中国人;2017年18期

6 贾宁;孙荣钊;;病毒感染对细胞凋亡的影响及作用机制[J];中国动物检疫;2012年08期

7 赵君怡;刘伟国;郭秀丽;;一氧化氮与细胞凋亡相关疾病的关系及其调控[J];中国药学杂志;2010年14期

8 黄小丹;;细胞凋亡与疾病[J];畜牧兽医科技信息;2009年05期

9 陈艺娟;邓甲兴;林永利;;中药影响细胞凋亡的研究进展[J];福建畜牧兽医;2008年01期

10 刘伍梅;汪铭书;程安春;周毅;刘芳;张平英;李雪梅;陈孝跃;;PRRSV感染Marc-145细胞凋亡的形态学观察[J];黑龙江畜牧兽医;2008年03期

相关会议论文 前10条

1 李佑生;王文健;刘毅;何春燕;何燕铭;陈伟华;应健;;黄芪多糖丹酚酸对高糖诱导的足细胞凋亡的影响[A];中华中医药学会血栓病分会第四次学术研讨会暨广东省中医药学会血栓病专业委员会首届学术研讨会论文集[C];2010年

2 覃玉荣;张志勇;;细胞浓度变化对细胞凋亡率影响及其机理初探[A];全国电磁兼容学术会议论文集[C];2006年

3 于青;袁伟杰;姚建;;晚期糖基化终末产物引起足细胞凋亡的机制[A];2007年浙沪两地肾脏病学术年会资料汇编[C];2007年

4 吴经纬;汤长发;;运动中细胞凋亡的线粒体变化特征[A];湖南省生理科学会2006年度学术年会论文摘要汇编[C];2007年

5 蒲小平;李长龄;屠鹏飞;宋志宏;;中药肉丛蓉成分抗神经细胞凋亡的实验研究[A];第七届全国生化药理学术讨论会论文摘要集[C];2000年

6 符必谦;奚胜艳;王彦晖;;中药及复方促肿瘤细胞凋亡的作用及机制[A];第二届临床中药学大会论文集[C];2018年

7 林其谁;;线粒体与细胞凋亡[A];第七届全国生物膜学术讨论会论文摘要汇编[C];1999年

8 邱洁;高海青;;锌在细胞凋亡中的作用研究进展[A];山东省微量元素科学研究会第三届学术研讨会论文汇编[C];2006年

9 宁存德;;细胞凋亡与口腔疾病[A];FDI、CSA临床口腔进展学术会议论文汇编[C];1999年

10 华子春;;靶向性诱导肿瘤细胞凋亡药物研发[A];全国第十一届生化与分子药理学学术会议论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 方方　曹雪琴;吴政星的挑战与求索[N];科学时报;2011年

2 实习生 刘雨亭;细胞凋亡如何推进？以触发波的“名义”[N];科技日报;2018年

3 ;“细胞凋亡疗法”正逐步成为治疗癌症的新途径[N];中国高新技术产业导报;2002年

4 记者 何德功;基因变异可能致癫痫[N];新华每日电讯;2004年

5 ;3’取代吲哚类衍生物诱导HL－60细胞凋亡的实验研究[N];中国医药报;2003年

6 ;As_(2)S_(2)与STI571协同诱导K562细胞凋亡[N];中国医药报;2003年

7 董学清 吴延华;阿胶抑癌作用显著[N];中国医药报;2003年

8 高书明;诱导癌细胞凋亡[N];中国医药报;2004年

9 杨堤林;中药可诱导肿瘤细胞凋亡[N];中国中医药报;2004年

10 记者张建松;治疗癌症新途径：细胞凋亡疗法[N];科技日报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 白晓雪;MiR-196b和miR-144-5p对非小细胞肺癌细胞生长、转移及凋亡的影响[D];吉林大学;2019年

2 陈欣;淫羊藿素诱导人宫颈癌细胞凋亡及其机制的研究[D];吉林大学;2019年

3 李玉明;猪繁殖与呼吸综合征病毒诱导bystander细胞凋亡机制研究[D];中国农业科学院;2017年

4 魏薇;我国优势基因型弓形虫虫株致密颗粒蛋白15诱导人绒毛膜细胞JEG-3凋亡的机制研究[D];安徽医科大学;2018年

5 徐祥;Nupr1及C/EBPβ在甲基苯丙胺诱导的神经毒性中的作用[D];南方医科大学;2018年

6 沈雯;循环miRNA参与吸烟所致COPD的作用及机制研究[D];昆明医科大学;2018年

7 朱思远;晚期氧化蛋白产物诱导成骨细胞凋亡的机制研究[D];南方医科大学;2018年

8 郑旭;白藜芦醇对甲状腺癌防治作用的实验研究[D];大连医科大学;2018年

9 柏素云;新型吡唑香豆素衍生物和二茂铁吡唑衍生物对细胞凋亡、自噬和细胞周期的调节及机制研究[D];山东大学;2015年

10 陈玲;游离脂肪酸对人脐静脉内皮细胞炎症反应的影响及作用机制[D];山东大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 赵亚男;运动预处理调节EPO对大鼠脑缺血再灌注损伤及细胞凋亡的影响[D];成都体育学院;2019年

2 牛涵;PSAP在SOD1~(G93A)过表达诱导的细胞凋亡中的作用[D];吉林大学;2019年

3 段一梦;壁虎活性组分通过ROS诱导人肝癌细胞凋亡的机制研究[D];河南科技大学;2019年

4 黄紫乐;NO供体JS-K经PI3K/Akt信号通路诱导SMMC7721细胞凋亡及其机制研究[D];河南科技大学;2019年

5 黄意轩;炭黑吸附苯并芘颗粒物诱导NR8383肺泡巨噬细胞凋亡及其机制研究[D];吉林大学;2019年

6 雒钰杰;干扰Alox5基因促进K562/ADM细胞凋亡及逆转其耐药的研究[D];重庆医科大学;2018年

7 顾桓;直肠癌细胞中环氧合酶1的下调通过NF-kB通路诱导细胞凋亡[D];云南大学;2018年

8 俞丹;斜纹夜蛾亲环素D乙酰化在MbBV诱导寄主血细胞凋亡中的作用的研究[D];云南大学;2018年

9 牟云鸿;促红细胞生成素对高糖环境下系膜细胞凋亡的影响及其可能机制[D];南昌大学;2019年

10 黄银亮;线粒体靶向的比率型双光子荧光探针对细胞凋亡的可视化研究[D];安徽大学;2019年

本文编号：2690293