Fluorophores elektronmangel påvirker genkendelsesevnen af ​​nær-infrarøde fluorescerende prober

Glutathion S-transferaser (GST) er et af de vigtigste fase II afgiftningsenzymer. Det opnår afgiftning ved at katalysere det nukleofile angreb af glutathion (GSH) på det elektrofile center af målsubstratet, øge dets hydrofilicitet for at lette dets transport og eksocytose.

Sammenlignet med normale modparter, GST er ofte overudtrykt i forskellige kræftformer, og betragtes således som en væsentlig markør for multiresistente kræftformer. I kraft af deres dybere penetration, lavere baggrundsfluorescens, og praktisk in vivo billeddannelse, nær-infrarøde (NIR) fluorescerende prober udviser højere gennemførlighed.

For nylig, Prof. Han Kelis gruppe og Prof. Piao Hailongs gruppe fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ved det kinesiske videnskabsakademi og deres samarbejdspartnere fandt ud af, at den holistiske genkendelsesydelse af en fluorescerende sonde til GST ikke kun blev reguleret af genkendelsesenheden i traditionel betydning, men også tæt forbundet med fluoroforens elektronmangel.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Kemisk Videnskab den 21. sept.

Forskerne introducerede NIR-fluoroforen HCy med en positiv ladning for at erstatte den oprindelige to-foton-fluorofor NI med serien af ​​genkendelsesenheder uændret. De fandt ud af, at alle Hcy-baserede prober viste stærkere reaktivitet end de tilsvarende NI-baserede.

"Vi troede, at dette fænomen stammede fra fluoroforens højere elektronmangel bortset fra dens højere hydrofilicitet, " sagde prof. Han.

De resulterende praktiske sonder i HCy-serien var dem med svagere elektrontiltrækkende genkendelsesenheder sammenlignet med NI3, hvilket gav position 4 et stærkere –CN. Dette væltede –CN som hovednøgle for alle praktiske GST-sonder i tidligere litteratur.

I mellemtiden under den signalforstærkende effekt af dette fænomen, selektivitetsforskellen over for forskellige GST-isoenzymer udløst af reaktivitetsforskellen mellem receptorenhederne kunne nu skelnes. Efterfølgende billeddannelse resulterer i celler, væv og levende mus bekræftede HCy2 og HCy9's praktiske funktion til påvisning af GST.

Derudover selvom den fluorescerende sansning af NIR-prober blev anset for at være svær at modulere ved foto-induceret elektronoverførsel (PET), forskere beviste, at sansemekanismen for HCy-baserede prober faktisk er PET, og eletrofiliciteten ville også igen påvirke effektiviteten af ​​fluorescerende sensing.

Dette arbejde giver en gavnlig inspiration og reference til at designe fluorescerende prober omfattende.