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定位于高尔基体的光声-荧光双模态成像探针揭示炎症过程中pH与半胱氨酸的变化

杨玉云  
【摘要】:高尔基体是真核细胞中一类重要的细胞器,高尔基体主要参与蛋白质与脂质的修饰与分类运输。在此过程中,高尔基体的pH起着至关重要的作用。当高尔基体的pH稳态遭到破坏时,会导致细胞的功能紊乱,糖基化异常,严重时甚至会导致高尔基体的结构去组织化,进而裂解。在许多重大疾病中,高尔基体的pH都会偏离正常范围。因此,对细胞内高尔基体pH值的实时、原位、精确的检测具有非常重要的意义。然而目前对高尔基体pH检测的方法鲜有报道。近期有研究推测跨膜蛋白165(TMEM165)是一种高尔基体Ca~(2+)/H~+的反向离子通道,但是由于缺乏有效的高尔基体pH检测工具,这个推测目前还未得到直接的证明。因此,我们期望发展一种高效靶标、原位、实时检测高尔基体pH变化的小分子荧光探针,为TMEM165的氢离子运输功能提供直接证据,同时也进一步验证炎症及肿瘤部位的pH变化。此外,在高尔基体中,由于大量的蛋白质在其中进行加工修饰,其半胱氨酸的水平是否正常也直接影响高尔基体的正常功能。但是,据我们所知,目前能够检测高尔基体内半胱氨酸含量的小分子荧光探针未见报道。因此发展一种可以实时、特异性检测高尔基体内半胱氨酸的荧光探针十分必要。本文主要内容如下:1.我们设计合成了一种高效靶标高尔基体,实时监测高尔基体pH变化的荧光与光声双模态探针CPH。CPH以对氨基苯磺酰胺为定位基团,具有光声性质的七甲川吲哚花菁近红外染料(Cy7)为荧光团。探针CPH具有细胞及活体水平定量检测pH的能力。利用探针CPH,我们还进一步验证了TMEM165作为高尔基体Ca~(2+)/H~+反向离子通道的功能。2.我们目标设计合成一种定位高尔基体,原位检测半胱氨酸含量的荧光-光声双模态成像探针。我们以对氨基苯磺酰胺为高尔基体定位基团,苯并羟基部花菁为荧光团,丙烯酸酯基为半胱氨酸的识别基团合成半胱氨酸荧光探针HC-Cys。探针HC-Cys荧光非常微弱,当半胱氨酸存在时,酯基断裂,荧光显著增强。此外,由于苯并部花菁的近红外及光声性质,探针同样可以用于活体中光声和荧光的双模态成像。


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