近日,中科院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究組首次發(fā)展了一類在活體細胞中選擇性檢測谷胱甘肽(GSH)的反應(yīng)型熒光傳感器。相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。

自由基損傷是組織損傷的重要分子機制之一,許多疾病,如心臟病、阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥和腫瘤等的損傷機制中都有自由基的參與。

“含巰基的生物小分子,如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、GSH,會通過清除生物體系內(nèi)過多的自由基來維持氧化還原平衡。”該研究組副研究員陳玉哲說。

據(jù)介紹,作為細胞內(nèi)含量最多的含巰基生物小分子,GSH不僅參與了細胞抗氧化反應(yīng)、維持機體的氧化還原平衡,還參與了調(diào)節(jié)細胞增生、機體免疫應(yīng)答以及在神經(jīng)系統(tǒng)中充當(dāng)神經(jīng)調(diào)質(zhì)和神經(jīng)遞質(zhì)的作用。

然而,含巰基的生物小分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性的相似性,往往使得一般檢測GSH的熒光探針對Cys和Hcy產(chǎn)生相同或相似的響應(yīng)。因此,發(fā)展高選擇性檢測GSH的熒光傳感器仍然存在巨大挑戰(zhàn)。

在文章中,研究組報道了一類基于單氯代BODIPY類衍生物的比率式熒光化學(xué)傳感器。不同于傳統(tǒng)的熒光檢測機理,研究組利用了全新的“兩步反應(yīng)”,將GSH與Cys和Hcy區(qū)分開來。

“常規(guī)的檢測,主要是通過巰基和傳感器之間發(fā)生反應(yīng)來實現(xiàn),因而對GSH、Cys和Hcy會產(chǎn)生相似的響應(yīng);而我們利用新穎的兩步反應(yīng)機制,Cys和Hcy通過巰基和氨基的協(xié)同反應(yīng)最終生成氨基取代的產(chǎn)物,而GSH生成巰基取代的產(chǎn)物,使其在光譜上產(chǎn)生明顯的變化,與Cys和Hcy區(qū)分開來。”陳玉哲闡述。

業(yè)內(nèi)專家認為,該成果將為研究腫瘤、心臟病、衰老等疾病的影響及診療手段提供新的方法。

據(jù)了解,相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金、科技部“973”計劃以及中科院“百人計劃”的資助。