四川大学化学学院
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游劲松课题组在构建细胞器荧光探针的分子工程研究上取得进展

访问量: 2020-09-06

摘要: 游劲松课题组利用C=X (X = N, O, S, N-R)与炔烃的氧化环化反应,高效构建含杂原子的多环芳烃荧光分子库。通过调节氮原子的化学环境实现了不同类型分子能分别对溶酶体、内质网、线粒体以及线粒体-细胞核进行特异性标记,展示了碳氢键活化在开发有机功能材料中的魅力。

随着生命科学学科的蓬勃发展,人们对亚细胞器的研究不断深入。溶酶体、内质网、线粒体和细胞核作为真核细胞的主要细胞器,承担了必要且重要的生命活动。近年来,由于其高灵敏度、高分辨率以及快速的响应时间等特性,荧光成像技术已经被广泛应用于生物学以及医学等众多领域之中。细胞器荧光探针能够渗透到细胞内, 选择性地与细胞器结合。利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)不但可以获得溶酶体、内质网、线粒体、细胞核等细胞器的清晰荧光图像, 而且可以动态观察活细胞的形态学变化。目前,虽然商品化的细胞器荧光探针试剂层出不穷,但大部分试剂合成工艺复杂,价格昂贵。

游劲松课题组利用C=X (X = N, O, S, N-R)与炔烃的氧化环化反应,为高效构建含杂原子的多环芳烃荧光分子库提供了强大的合成工具。在对分子库中的分子结构进行大量的可重复性的活细胞共聚焦成像实验后得出结论:氮原子所处的化学环境可以调控分子库中分子对细胞器的标记位点。根据分子中氮原子不同的化学环境将分子库中的分子划分成I型、II型、III型、IV型、V型荧光分子。其中,I型分子可靶向标记溶酶体,其质子化的分子结构能很好地避免破坏溶酶体的酸性环境,友好的实现对溶酶体的长时间示踪监测;II型分子经I型分子去质子化后所得,可靶向标记内质网,相较于市面上昂贵的内质网探针试剂,稳定的II型分子不失为研究需求者的另一个选择;III型分子可靶向标记线粒体;IV型分子可对线粒体和细胞核进行共标记。V型分子的稳定性不足,没有进行活细胞共聚焦成像实验。

期待碳氢键活化助力新材料和新药物开发蓬勃发展。

该研究成果发表在Advanced Functional Materials (DOI: 10.1002/adfm.202004511)上,论文第一作者为博士研究生马蔚欣。通讯作者为游劲松教授。


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