【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化學(xué)物理研究所生物技術(shù)研究部分子探針與熒光成像研究組(1818組)徐兆超研究員、喬慶龍副研究員團(tuán)隊(duì)提出基于氮雜環(huán)丁烷甲酰胺(azetidinecarboxamide)的熒光配體偶聯(lián)策略，在同一分子框架內(nèi)一體化地實(shí)現(xiàn)了熒光探針亮度提升，以及與靶向配體多樣性偶聯(lián)，為活細(xì)胞超分辨熒光成像提供了兼具高亮度、多靶點(diǎn)適配性的新一代分子工具。
熒光配體偶聯(lián)物是細(xì)胞成像領(lǐng)域的核心工具，通過將靶向配體與熒光染料結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定生物分子的精準(zhǔn)示蹤。隨著超分辨熒光成像和細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)解析的發(fā)展，迫切需要多樣性的高亮度熒光探針。然而，傳統(tǒng)方法面臨合成復(fù)雜度高與性能受限的雙重挑戰(zhàn)：一方面，提升熒光量子產(chǎn)率通常需對(duì)染料核心進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，例如抑制分子內(nèi)扭轉(zhuǎn)電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)(TICT)，這會(huì)阻礙后續(xù)配體偶聯(lián)位點(diǎn)的引入；另一方面，現(xiàn)有偶聯(lián)策略依賴染料外圍功能基團(tuán)(如羧酸、胺基)的逐步修飾，導(dǎo)致合成步驟冗長(zhǎng)。
針對(duì)上述問題，本工作提出氮雜環(huán)丁烷甲酰胺一體化策略。該策略創(chuàng)新地將熒光增強(qiáng)模塊與配體偶聯(lián)位點(diǎn)整合于同一分子骨架：氮雜環(huán)丁烷環(huán)通過剛性結(jié)構(gòu)抑制TICT效應(yīng)，使熒光量子產(chǎn)率顯著提升；甲酰胺羰基則作為通用偶聯(lián)位點(diǎn)，可與氨基、巰基等各類配體快速結(jié)合，無需額外引入功能基團(tuán)。與傳統(tǒng)“先修飾染料、后偶聯(lián)配體”的分步策略相比，該策略利用羰基作為通用偶聯(lián)位點(diǎn)，可直接連接靶向配體，無需額外修飾，因此大幅縮減了合成步驟。基于該策略，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了涵蓋香豆素、萘酰亞胺、NBD、羅丹明、羅丹瑩、硅羅丹明等六類熒光染料，以及HaloTag、SNAP-tag、CA IX、線粒體靶向分子等六類配體的探針庫(kù)，覆蓋可見光至近紅外光譜。
相關(guān)研究成果以“Bright and Versatile Azetidinecarboxamide-Based Fluorophore-Ligand Conjugates for High-Resolution Cell Imaging”為題，發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)上。該工作的第一作者是我所1818組博士后許寧。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、我所創(chuàng)新基金等項(xiàng)目的資助。(文/圖 許寧、喬慶龍、徐兆超)
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