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

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。

據介紹,作為細胞內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、維持機體的氧化還原平衡,還參與了調節(jié)細胞增生、機體免疫應答以及在神經系統中充當神經調質和神經遞質的作用。

然而,含巰基的生物小分子結構和反應活性的相似性,往往使得一般檢測GSH的熒光探針對Cys和Hcy產生相同或相似的響應。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傳感器。不同于傳統的熒光檢測機理,研究組利用了全新的“兩步反應”,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)生反應來實現,因而對GSH、Cys和Hcy會產生相似的響應;而我們利用新穎的兩步反應機制,Cys和Hcy通過巰基和氨基的協同反應最終生成氨基取代的產物,而GSH生成巰基取代的產物,使其在光譜上產生明顯的變化,與Cys和Hcy區(qū)分開來。”陳玉哲闡述。

業(yè)內專家認為,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。

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