酶是人體不可或缺的生物大分子壹无，可通過催化底物的化學反應調(diào)控細胞的正常功能。然而肴摊，酶的催化活性異常與人類重大疾病的發(fā)生與發(fā)展密切相關(guān)（如癌癥籽前、細胞衰老等）妖奕。
2020年，華東理工大學費林加諾貝爾科學家聯(lián)合研究中心與中科院上海藥物所、國家蛋白質(zhì)中心盒让、美國得克薩斯大學奧斯丁分校以及英國巴斯大學合作在酶激活型光控熒光染料的超高分辨成像取得重要進展，研究成果以“Photochromic Fluorescent Probe Strategy for the Super-resolution Imaging of Biologically Important Biomarkers”為題全文發(fā)表于《美國化學會志》（JACS）司蔬。
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研究介紹（節(jié)選）
前期研究中邑茄，研究團隊通過構(gòu)建螺吡喃-萘酰亞胺光控熒光染料體系姨蝴，實現(xiàn)了肝癌細胞的靶向光控熒光成像（Nat.Commun. 2017, 8, 987），進而通過人血清白蛋白（HSA）的引入肺缕，構(gòu)建了光控探針/蛋白質(zhì)復合物左医，提升了探針的雙熒光發(fā)射性能，實現(xiàn)了肝癌細胞的靶向雙熒光循環(huán)成像（J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 8671?8674）同木。
在上述基礎(chǔ)上男鳞，科研人員在光致變色基團螺吡喃結(jié)構(gòu)中引入了可被β-半乳糖苷酶（β-Gal）水解的β-半乳糖基團，同步抑制了螺吡喃的光致變色性能和熒光性能膏逮，并進一步將探針與HSA結(jié)合拣壮，形成光學性能增強的蛋白復合體。復合探針被細胞內(nèi)化后受β-Gal催化水解β-半乳糖殘基琢刮，從而同步激活螺吡喃分子的光致變色和熒光性能呈缴。
基于探針獨特的光控“熒光閃爍”性能，研究人員運用超高分辨成像技術(shù)（STORM—隨機光學重建顯微鏡）提升了探針的衍射極限（分辨率74-80 nm）耍烙，在亞細胞層次實現(xiàn)了β-Gal在卵巢癌細胞和衰老細胞中的活性分布探測僵棍。
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研究結(jié)果（部分）
實驗表明，卵巢癌細胞的β-Gal傾向于均勻分布在胞質(zhì)中板散，而在衰老細胞中傾向于溶酶體分布癞屹。平行應用膜檢測算法（membrane detection algorithm）分析了兩種不同細胞中酶分布的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建了兩種不同病理狀態(tài)下的多邊形模型圖愤芝，為酶催化生物大分子動態(tài)修飾的亞細胞水平精準成像提供了新的化學工具嫁料。
上述研究工作主要由柴先志博士、韓海浩博士和Adam C. Sedgwick博士在華東理工大學化學與分子工程學院張雋佶副教授昆淡、賀曉鵬研究員和中科院上海藥物所李佳研究員指導下協(xié)作完成锰瘸，并得到了田禾院士的悉心指導。
超高分辨成像實驗得到了國家蛋白質(zhì)中心的李娜老師昂灵、李瑤老師和于洋老師的指導避凝。研究工作獲得了國家自然科學基金“生物大分子動態(tài)修飾與化學干預”重大基礎(chǔ)研究計劃、優(yōu)秀青年科學基金眨补、上海市啟明星計劃管削、上海市重大科技專項等項目的資助。
參考文獻
Photochromic Fluorescent Probe Strategy for the Super-resolution Imaging of Biologically Important Biomarkers . Xianzhi Chai, Hai-Hao Han, Adam C. Sedgwick, Na Li, Yi Zang, Tony D. James, Junji Zhang*, Xi-Le Hu, Yang Yu, Yao Li, Yan Wang, Jia Li*, Xiao-Peng He*, He Tian J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/jacs.0c05379
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