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含芘类非共价DNA荧光探针

  • 分类:新闻中心
  • 作者:昊帆研发部
  • 来源:
  • 发布时间:2021-06-08 16:02
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【概要描述】DNA的识别和检测对于由基因错序导致的各种疾病的诊断具有重要意义。荧光探针目前已经广泛的应用于分子生物学以及生物化学的研究。

含芘类非共价DNA荧光探针

【概要描述】DNA的识别和检测对于由基因错序导致的各种疾病的诊断具有重要意义。荧光探针目前已经广泛的应用于分子生物学以及生物化学的研究。

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DNA的识别和检测对于由基因错序导致的各种疾病的诊断具有重要意义。荧光探针目前已经广泛的应用于分子生物学以及生物化学的研究。而传统的DNA荧光探针,如DNA染色剂溴乙锭毒性太大。而新型荧光探针如多吡啶钌的配合物、TOTO和YOYO等则具有价格昂贵,合成困难,灵敏度较低等特点。此外,如何在细胞成像的过程中,避免生物体自罚荧光的影响,也一直是科学家长久以来孜孜不倦研究的课题。

 

芘在荧光探针的构建中常被使用,是较为常用的发色团,尤其是由于其可调控的激基缔合物、单体发射,以及较长的荧光寿命。因此芘发色团通常用来共价标记DNA,或利用其长寿命采用荧光延迟技术来进行细胞成像。然而,芘类DNA探针也具有较短的激发、发射波长,因此易受到生物体自发荧光的影响。同时,芘的发射由于其长寿命而对氧气较为敏感,氧气可以淬灭荧光发射。这些缺点都不利于DNA的定量检测。

 

众所周知,比率型荧光探针优于单纯荧光强度变化的探针。在非共价DNA探针中研发的比率型荧光探针有:

 

2008年吴玉清等人利用荧光发射光谱和紫外-可见吸收光谱,研究了新型含芘荧光探针分子芘丁酰谷氨酸(PLE)和芘甲酰谷氨酸(PYE)(见图一)与溶菌酶和牛血清蛋白的相互作用,分析了结合过程和机理。其研究发现探针分子与溶菌酶和牛血清蛋白结合位点以及结合方式的不同,对揭示蛋白质分子的识别位点和定位切割具有重要意义。

 

图一  荧光探针PLE和PYE

 

2009年Zhao课题组研究了以己二胺为柔性链,以芘及其衍生物为发色团合成了三个新型双芘荧光探针PY-1-3(见图二),并通过荧光光谱,荧光紫外吸收光谱和黏度测试研究了探针与DNA的结合方式。发现探针PY-1、PY-3与DNA为插入结合,PY-2与DNA为沟槽结合。在DNA的定量检测中,探针PY-3表现出较好的比率型效果。同时发现,当增大芘的共轭体系,芘发色团的荧光强度对氧气敏感的性质受到抑制,可提高检测的灵敏度。

 

图二  荧光探针PY-1、PY-2和PY-3

 

2011年LU等人合成了含有四个三甲基硅炔基取代基的芘衍生物1,可作为氟化物的传感器。探针对氟离子响应时间快,表现出较高的灵敏度和选择性。其反应机理如图三所示:

 

图三  荧光探针(左)与氟离子的反应机理

 

2014年,杨杨等人发明了一种芘类荧光探针2(结构见图四),解决了现有技术中检测次氯酸根的荧光探针水溶性差、识别能力差以及荧光淬灭严重的技术问题。该发明的芘类荧光探针溶解性好,光稳定性强,荧光受环境影响小,目视荧光变化效果好,且对次氯酸根离子具有高选择性和高灵敏度。

 

图四  荧光探针2(左)和荧光探针3(右)

 

2015年Lee等人通过将1-氨基芘和水杨醛连接合成了一种可在PBS缓冲液中检测谷胱甘肽的探针3(见图四),并对谷胱甘肽显示出了高的选择性,其监测机制主要是谷胱甘肽的加入使亚胺水解,芘的荧光增强,而且该探针最终成功应用于细胞成像。

 

2018年张等人报道了一种灵敏的选测性监测和定量色氨酸和半胱氨酸的方法,即使用芘-1,8-二酮作为荧光探针4。在室温数分钟内,没有荧光的探针被色氨酸和半胱氨酸氢化成荧光强度高的1,8-芘二醇,但不被其它氨基酸氢化,其反应机理见图五。该方法被成功应用于酱油中的色氨酸含量的测定。

 

图五  荧光探针4(左)与色氨酸和半胱氨酸的反应机理

 

2018年Das课题组将芘和苯并咪唑连接在一起合成探针5用于检测氟化物。其反应机理如图六,当加入氟离子时,氟离子与探针咪唑N-H上的H结合,则咪唑N-H发生去质子化,这是由于咪唑N-H的强酸性使质子不稳定,易发生脱质子现象。

 

图六  荧光探针5(左1)与氟离子的反应机理

 

由于芘类荧光探针在检测各种物质时具有许多优越的光学性质,芘类荧光探针合成和应用也越来越受到人们的关注。昊帆生物可以为你提供优质的1-芘丁酸(3443-45-6)和1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(114932-60-4),欢迎来电垂询!

 

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