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周鑫博士課題組研究成果在《Angew. Chem. Int. Ed.》上發(fā)表

化學(xué)生物學(xué)研究中心

GSH被認(rèn)為是維持生物體內(nèi)氧化還原平衡的主要因子之一，體內(nèi)GSH含量的改變與眾多細(xì)胞功能密切相關(guān)。因此，實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞內(nèi)GSH含量的定量分析及動(dòng)態(tài)監(jiān)測，對深入了解GSH相關(guān)疾病的病理過程具有重要的指導(dǎo)意義。

然而，與血漿中的GSH含量不同（0.5-10mM），活體細(xì)胞內(nèi)GSH的含量大約為1-10 mM，其含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過（約為1000倍）活體細(xì)胞所能承受的熒光探針的安全濃度。對絕大多數(shù)現(xiàn)有熒光探針來說，由于其不可逆的識(shí)別機(jī)理，實(shí)際上它們只能定性檢測活體細(xì)胞內(nèi)的GSH，定量監(jiān)測細(xì)胞內(nèi)GSH的動(dòng)態(tài)變化是十分困難的。

針對這一問題，周鑫課題組進(jìn)行了巧妙的設(shè)計(jì)，在熒光探針的不飽和雙鍵的α碳上引入了強(qiáng)的吸電子基團(tuán)氰基（-CN），設(shè)計(jì)合成了熒光探針QG-1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該策略十分有效。探針QG-1與GSH的解離常數(shù)K_d為2.59 mM，并且總體響應(yīng)時(shí)間較短(t_1/2= 5.82 s)。利用QG-1，成功實(shí)現(xiàn)了對HeLa細(xì)胞內(nèi)GSH的可視化定量分析。通過相應(yīng)的計(jì)算，活體HeLa細(xì)胞內(nèi)GSH的濃度約為5.40 ± 0.87 mM，這一結(jié)果與已報(bào)道的利用常規(guī)方法測試的結(jié)果相符。此外，利用QG-1，成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測HeLa細(xì)胞內(nèi)GSH-H₂O₂這一氧化還原體系的動(dòng)態(tài)變化。相關(guān)研究結(jié)果已于近日被接收，發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.(DOI: 10.1002/anie.201702114)《A Reversible Fluorescent Probe for Real-time Quantitative Monitoring of Cellular Glutathione》，第一作者為我校化學(xué)系博士生柳志學(xué)，指導(dǎo)教師為吳學(xué)教授。該項(xiàng)目得到國家自然基金、省科技廳及教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助。

Angew. Chem. Int. Ed.是目前化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊之一，該刊物的影響因子為11.71。該團(tuán)隊(duì)取得的成績表明我校科研人員在化學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域能夠獨(dú)立開展高水平研究工作，正在向世界一流邁進(jìn)，為提高我校的學(xué)術(shù)聲譽(yù)做出了貢獻(xiàn)。