基于硼酸及其衍生物的H2O2荧光探针 发展及生物应用 王 晟
关键词：荧光探针 H2O2 生物应用
什么是荧光探针？ 荧光探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分析仪器易测量的荧光信号的分子测量装置。 荧光探针受到周围环境的影响，使其发生荧光发射发生变化，从而使人们获知周围环境的特征或者环境中存在的某种特定信息
荧光分子探针的优点 灵敏度高 选择性好 使用方便 成本低 不需预处理 不受外界电磁场影响 远距离发光
荧光分子探针通常由三部分组成： 识别基团（receptor） 荧光基团（fluorophore） 连接体部分（spacer） 香豆素 BODIPY 1,8-萘二酰亚胺 罗丹明B
荧光探针发光机理 PET FRET ICT TEBT ······ TICT ESIPT Anal. Chem. 2012, 84, 4915− 4920 荧光探针发光机理 J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1305 − 1315 TEBT ······ TICT ESIPT Org. Lett.DOI：10.1021/ol3032889 Inorg. Chem. 2012, 51, 8760− 8774
PET（ photo-induced electron transfer） 光 诱 导 电 子 转 移 PET（ photo-induced electron transfer） Coordination Chemistry Reviews 2000,205,3–40
ICT（ intramolecular charge transfer） 分 子 内 电 荷 转 移 ICT（ intramolecular charge transfer） Tetrahedron ,69 ,2013, 1700 -1704
FRET（ fluorescence resonace energy transfer ） 荧 光 共 振 能 量 转 移 FRET（ fluorescence resonace energy transfer ） 荧光共振能量转移指一个荧光体系含有两个荧光团，一个充当能量供体D，另一个为能量受体A，当用供体D的激发去激发荧光体系时，可以发生从D到A的非辐射能量转移，从而发射出受体荧光团的荧光。荧光共振能量转移发生必须具备以下几个条件： （1）能量供体荧光团D的荧光发射位于短波长处，且发射光谱和能量受体荧光团A的吸收光谱有一定重叠，能量受体能够在能量供体的发射波长处吸收能量； （2）能量供体与能量受体相隔的距离必须远大于它们之间的碰撞直径（有时甚至为70-100Å）； （3）能量供体与能量受体还必须以适当的方式排列。 Inorg. Chem. 2013, 52, 743 − 752
Reactive oxygen species R O S Reactive oxygen species 包括氧离子、过氧化物和自由基等有机物和无机物。这些粒子均十分微小，由于存在未配对的自由电子，这些粒子均十分活跃。ROS是正常氧代谢的副产物，并且在细胞信号传导，和保持机体恒常性起很大作用。然而，在时间以及外界环境影响下（例，暴露于紫外线或热源下），ROS的量会急剧增多。引起这种改变的原因有可能是由于明显的细胞结构的损坏。这种表现，被称为氧化应激。 ACCOUNT S OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
Reactive oxygen species R O S Reactive oxygen species ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
H2O2的检测 中国科学: 化学 2012 年 第42卷 第12期
H2O2的检测 Chem. Commun., 2003, 2728.
H2O2的检测 Tetrahedron Letters 49 (2008) 3045–3048
H2O2荧光探针生物应用 第一个比例性H2O2探针 J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1305 − 1315
Dual-Wavelength Boronate Probes for Ra-tiometric Peroxide Imaging in Living Cells PMA:全称为Phorbol-12-myristate-13-acetate(PMA)，或12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetate(TPA)，是一种最常用的佛波酯(phorbol ester)。PMA可以结合PKC，并激活PKC，随后导致一系列的细胞响应。PMA可以抑制Fas诱导的细胞凋亡，但又可以诱导HL-60细胞的凋亡。PMA在肝细胞中可以诱导iNOS的表达。PMA可以增强forskolin诱导的cAMP形成。PMA是一种促瘤剂，可以促进小鼠皮肤的成瘤。 Fluorescence Imaging of Endogenously Produced H2O2and NO in RAW 264.7 Macrophages Cells.
H2O2荧光探针生物应用 细胞器靶向性的过氧化氢探针 1.PG1 的 4-甲氧基被 SNAP tag 的底物苄基鸟嘌呤或苄基-2-氯-6-氨基嘧啶取代 2.新的取代基可以将 SPG1 或 SPG2 与AGT(O6-烷基鸟嘌呤-DNA 烷基转移酶)融合蛋白相连接 SNAP-tag 来自烷基鸟嘌呤-DNA烷基转移酶(O6-alkylguanine-DNA-alkyltransferase，hAGT)，该酶是一种DNA修复蛋白，它的底物是一类苄基嘌呤和嘧啶的衍生物，包括苄基鸟嘌呤 Targetable and Trappable Boronate Probe s for Understanding Peroxide Trafficking and Stem Cell Function AGT SNAP-tag J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010 ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793– 804 ,2011,Vol. 44, No. 9
H2O2荧光探针生物应用 J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010
H2O2荧光探针生物应用 Boronate Reporters for Imaging Hydrogen Peroxide in Live Tissue and Animals Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 21316–21321.
THE END THANK YOU