杏耀登录下载_Chem.Commun.|水溶性双位点荧光探针快速检测半胱氨酸

      发布在:杏耀代理注册, 杏耀测速登陆      评论:0 条评论

巯基氨基酸是一类含有氨基、羧基和巯基的有机化合物的总称,包括半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(Gsh),是人体内必需的氨基酸之一,监测人体内巯基氨基酸的水平十分重要。由于CysHcy等巯基氨基酸的结构非常相似,因此很难区分它们。目前报道的荧光探针能很好地识别Cys,但存在反应时间长、水溶性差、合成路线多等缺点。本文作者基于此设计并合成了一种水溶性的荧光探针J-L1,可在5秒内将CysHcyGSH区分开来。

J-L1具有与Cys反应的双反应位点(丙烯酸酯基和醛基)。将丙烯酸酯基引入荧光素骨架中可以实现荧光猝灭,而通过CysJ-L1之间的快速反应去除丙烯酸酯部分可以恢复荧光。而五元噻唑烷基也可以通过Cys与醛基的反应形成。因此,探针J-L1可以通过这两种反应实现对HcyGshCys的选择性检测。

杏耀登录下载_Chem.Commun.|水溶性双位点荧光探针快速检测半胱氨酸 

J-L1由荧光素衍生的醛1和丙烯酰氯制备。测试结果表明,与已经报道的荧光探针相比,该探针具有更好的水溶性、更快的响应时间和更低的检测限。J-L1在水中的稳定性良好,当pH值变化时,J-L1的荧光几乎没有变化,但添加巯基氨基酸后,所得体系的荧光显著增强,因此J-L1可作为巯基氨基酸的探针,且相关实验还证明J-L1可以通过荧光区分CysHcyGsh

 

首先进行了J-L1Cys滴定实验。探针J-L1HEPES缓冲液中几乎没有荧光,加入Cys后,混合物的荧光立即增强,呈强绿色,并伴随着从543nm525nm的蓝移。加入120.0μm Cys后,混合物的荧光强度不再增强。

 

然后进行了UV-vis和荧光测试。在紫外光谱中,J-L1+Cys485nm处出现一个强吸收峰(图a),在可见光照射下颜色从无色变为绿色(图b)。相比之下,J-L1HcyGSH有轻微响应,对其他氨基酸几乎没有响应。同时,在荧光光谱中,J-L1Cys的响应较强,而对HcyGSH的响应较弱(图c),Cys+J-L1的混合物荧光颜色呈现强烈的绿色荧光(图d)。因此,在可见光或紫外光照射下,J-L1探针仅凭肉眼就能分辨CysHcyGsh

作者还进行了荧光竞争实验来进一步验证J-L1Cys的高选择性。在J-L1HEPES缓冲液中加入其他氨基酸后,荧光强度略有增强或无增强。但当Cys单独添加到所有混合物中时,荧光显著增强。这表明,其它氨基酸对探针J-L1Cys的识别没有明显影响。

 

通过一系列1H NMR滴定实验来确定J-L1Cys的反应机理。HaHbHc属于J-L1中丙烯酸酯部分的质子信号,Hd属于醛基的质子信号(图a),这些信号在添加1.0eqCys后减弱(图b)。当添加12.0eqCys时,HaHbHcHd的信号消失(图c)。这表明J-L1Cys发生反应时形成化合物2。同时,混合物质谱中m/z 415.2452处的峰可归属于[J-L1+H]+m/z 464.1135处的峰可归属于[2+H]+m/z 177.0193处的峰可归属于七元内酰胺。因此,将Cys加入到J-L1溶液中首先发生共轭加成反应,随后形成内酰胺和荧光素衍生醛的开环形式。同时,另一个Cys与醛基之间也发生了环化反应。在HEPES缓冲液中525nm处的强荧光归因于化合物2的醌结构。与HcyGsh相比,Cys能与J-L1反应形成良好的七元环,这是Cys区别于HcyGsh的主要原因。

杏耀登录下载_Chem.Commun.|水溶性双位点荧光探针快速检测半胱氨酸 

最后进行了荧光显微成像实验和一系列细胞实验。在HEPES缓冲液中用J-L1培养HeLa细胞,HeLa细胞在绿色通道中呈现弱荧光(图b)。在图d中,HeLa细胞内的内源性CysNEM保护,导致几乎没有荧光。用NEM处理HeLa细胞30min,分别用Cys(图f)、Hcy(图h)和Gsh(图j)在HEPES缓冲液中培养,再用J-L1培养2min,只有Cys细胞表现出强烈的绿色荧光,其余两组细胞几乎没有明显荧光。这表明J-L1能快速鉴别细胞内Cys,且具有良好的通透性。毒理学实验证明低浓度的J-L1探针对细胞几乎没有毒性,且J-L1在不受活细胞中常见离子干扰的情况下,能区分Cys。因此,J-L1可以在活细胞中实现Cys的快速检测。

杏耀登录下载_Chem.Commun.|水溶性双位点荧光探针快速检测半胱氨酸

DOI:10.1039/c9cc06468k

Responses

评论已关闭。