近日，華東理工大學費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心與中科院上海藥物研究所、國家蛋白質中心、美國德克薩斯大學奧斯丁分校以及英國巴斯大學合作，在酶激活型光控螢光染料的超分辨成像研究中取得重要進展，研究成果以「光致變色螢光探針策略實現生物標誌物超分辨成像」為題發表於《美國化學會志》。
酶是人體不可或缺的生物大分子，可通過催化底物的化學反應調控細胞的正常功能。而且，酶的催化活性異常與人類重大疾病的發生與發展密切相關（如癌症、細胞衰老等）。
前期研究中，研究團隊通過構建螺吡喃—萘醯亞胺光控螢光染料體系，實現了肝癌細胞的靶向光控螢光成像，進而通過結合人血清白蛋白構建了光控探針/蛋白質複合物，提升了探針的雙螢光發射性能，實現了肝癌細胞的靶向雙螢光循環成像。在此基礎上，研究人員在光致變色基團螺吡喃結構中引入了可被β—半乳糖苷酶水解的β—半乳糖基團，同步抑制了螺吡喃的光致變色性能和螢光性能，並進一步將探針與人血清白蛋白結合，形成光學性能增強的蛋白複合體。複合探針被細胞內化後受β—半乳糖苷酶催化水解β—半乳糖基團，從而同步激活螺吡喃分子的光致變色和螢光性能。基於探針獨特的光控「螢光閃爍」性能，研究人員運用超分辨成像技術將探針成像解析度提升至74~80nm，在亞細胞層次實現了β—半乳糖苷酶在卵巢癌細胞和衰老細胞中的活性分布探測。實驗表明，卵巢癌細胞的β—半乳糖苷酶傾向於均勻分布在胞質中，而在衰老細胞中傾向於在溶酶體周圍聚集。平行應用膜檢測算法分析了兩種不同細胞中酶分布的數據信息，構建了兩種不同病理狀態下的多邊形模型圖，為酶催化生物大分子動態修飾的亞細胞水平精準成像提供了新的化學工具。
據悉，上述研究工作主要由柴先志博士、韓海浩博士和亞當·賽吉維克博士在華東理工大學張雋佶副教授、賀曉鵬教授和中科院上海藥物研究所李佳研究員指導下協作完成，並得到了田禾院士的悉心指導。
相關論文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05379
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