化學(xué)生物學(xué)熒光探針發(fā)光機理

1、會計學(xué)1化學(xué)生物學(xué)熒光探針發(fā)光機理化學(xué)生物學(xué)熒光探針發(fā)光機理第1頁/共23頁關(guān)鍵詞：熒光探針 H2O2生物應(yīng)用第1頁/共23頁第2頁/共23頁什么是熒光探針？ 熒光探針是建立在光譜化學(xué)和光學(xué)波導(dǎo)與測量技術(shù)基礎(chǔ)上，選擇性的將分析對象的化學(xué)信息連續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)榉治鰞x器易測量的熒光信號的分子測量裝置。 熒光探針受到周圍環(huán)境的影響，使其發(fā)生熒光發(fā)射發(fā)生變化，從而使人們獲知周圍環(huán)境的特征或者環(huán)境中存在的某種特定信息第2頁/共23頁第3頁/共23頁 靈敏度高 選擇性好 使用方便 成本低 不需預(yù)處理 不受外界電磁場影響 遠(yuǎn)距離發(fā)光第3頁/共23頁第4頁/共23頁 熒光分子探針通常由三部分組成： 識別基團(tuán)（rece

2、ptor） 熒光基團(tuán)（fluorophore） 連接體部分（spacer） 香豆素羅丹明BBODIPY 1,8-萘二酰亞胺第4頁/共23頁第5頁/共23頁熒光探針發(fā)光機理PETESIPTTICTOrg. Lett.DOI：10.1021/ol3032889Inorg. Chem. 2012, 51, 8760 8774FRET J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1305 1315TEBTICTAnal. Chem. 2012, 84, 4915 4920第5頁/共23頁第6頁/共23頁PET（ photo-induced electron transfer）光光 誘誘 導(dǎo)

3、導(dǎo) 電電 子子 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移移Coordination Chemistry Reviews 2000,205,340第6頁/共23頁第7頁/共23頁ICT（ intramolecular charge transfer）分 子 內(nèi) 電 荷 轉(zhuǎn) 移Tetrahedron ,69 ,2013, 1700 -1704第7頁/共23頁第8頁/共23頁FRET（ fluorescence resonace energy transfer ）熒熒 光光 共共 振振 能能 量量 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 移移 熒光共振能量轉(zhuǎn)移指一個熒光體系含有兩個熒光團(tuán)，一個充當(dāng)能量供體D，另一個為能量受體A，當(dāng)用供體D的激發(fā)去激發(fā)熒光體系時，可

4、以發(fā)生從D到A的非輻射能量轉(zhuǎn)移，從而發(fā)射出受體熒光團(tuán)的熒光。熒光共振能量轉(zhuǎn)移發(fā)生必須具備以下幾個條件： （1）能量供體熒光團(tuán)D的熒光發(fā)射位于短波長處，且發(fā)射光譜和能量受體熒光團(tuán)A的吸收光譜有一定重疊，能量受體能夠在能量供體的發(fā)射波長處吸收能量； （2）能量供體與能量受體相隔的距離必須遠(yuǎn)大于它們之間的碰撞直徑（有時甚至為70-100）； （3）能量供體與能量受體還必須以適當(dāng)?shù)姆绞脚帕小?Inorg. Chem. 2013, 52, 743 752第8頁/共23頁第9頁/共23頁ACCOUNT S OF CHEMICAL RESEARCH ,793 804 ,2011,Vol. 44, No. 9

5、 包括氧離子、過氧化物和自由基等有機物和無機物。這些粒子均十分微小，由于存在未配對的自由電子，這些粒子均十分活躍。ROS是正常氧代謝的副產(chǎn)物，并且在細(xì)胞信號傳導(dǎo)，和保持機體恒常性起很大作用。然而，在時間以及外界環(huán)境影響下（例，暴露于紫外線或熱源下），ROS的量會急劇增多。引起這種改變的原因有可能是由于明顯的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損壞。這種表現(xiàn)，被稱為氧化應(yīng)激。R O S Reactive oxygen species第9頁/共23頁第10頁/共23頁R O SACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793 804 ,2011,Vol. 44, No. 9Reactive oxygen

6、 species第10頁/共23頁第11頁/共23頁H2O2的檢測中國科學(xué): 化學(xué) 2012 年 第42卷 第12期第11頁/共23頁第12頁/共23頁Chem. Commun., 2003, 2728.H2O2的檢測第12頁/共23頁第13頁/共23頁H2O2的檢測Tetrahedron Letters 49 (2008) 30453048Tetrahedron Letters 51 (2010) 11521154第13頁/共23頁第14頁/共23頁H2O2熒光探針生物應(yīng)用J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1305 1315第一個比例性H2O2探針第14頁/共23頁第1

7、5頁/共23頁Dual-Wavelength Boronate Probes for Ra-tiometric Peroxide Imaging in Living CellsFluorescence Imaging of Endogenously Produced H2O2and NO in RAW 264.7 Macrophages Cells.PMA:全稱為Phorbol-12-myristate-13-acetate(PMA)，或12-O-Tetradecanoylphorbol 13-acetate(TPA)，是一種最常用的佛波酯(phorbol ester)。PMA可以結(jié)合PKC，

8、并激活PKC，隨后導(dǎo)致一系列的細(xì)胞響應(yīng)。PMA可以抑制Fas誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，但又可以誘導(dǎo)HL-60細(xì)胞的凋亡。PMA在肝細(xì)胞中可以誘導(dǎo)iNOS的表達(dá)。PMA可以增強forskolin誘導(dǎo)的cAMP形成。PMA是一種促瘤劑，可以促進(jìn)小鼠皮膚的成瘤。第15頁/共23頁第16頁/共23頁Targetable and Trappable Boronate Probe s for Understanding Peroxide Trafficking and Stem Cell FunctionH2O2熒光探針生物應(yīng)用J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010AC

9、COUNTS OF CHEMICAL RESEARCH ,793 804 ,2011,Vol. 44, No. 9SNAP-tag 來自烷基鳥嘌呤-DNA烷基轉(zhuǎn)移酶(O6-alkylguanine-DNA-alkyltransferase，hAGT)，該酶是一種DNA修復(fù)蛋白，它的底物是一類芐基嘌呤和嘧啶的衍生物，包括芐基鳥嘌呤SNAP-tagAGT細(xì)胞器靶向性細(xì)胞器靶向性的過氧化氫探針1.PG1 的 4-甲氧基被 SNAP tag 的底物芐基鳥嘌呤或芐基-2-氯-6-氨基嘧啶取代2.新的取代基可以將 SPG1 或 SPG2 與AGT(O6-烷基鳥嘌呤-DNA 烷基轉(zhuǎn)移酶)融合蛋白相連接第16

10、頁/共23頁第17頁/共23頁H2O2熒光探針生物應(yīng)用J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 12, 2010第17頁/共23頁第18頁/共23頁Boronate Reporters for Imaging Hydrogen Peroxide in Live Tissue and AnimalsH2O2熒光探針生物應(yīng)用Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 2131621321.第18頁/共23頁第19頁/共23頁THANK YOUTHANK YOU第19頁/共23頁第20頁/共23頁熒光探針發(fā)光機理PETESIPTTICT

11、Org. Lett.DOI：10.1021/ol3032889Inorg. Chem. 2012, 51, 8760 8774FRET J. Am. Chem.Soc. 2012, 134, 1305 1315TEBTICTAnal. Chem. 2012, 84, 4915 4920第20頁/共23頁第21頁/共23頁ACCOUNT S OF CHEMICAL RESEARCH ,793 804 ,2011,Vol. 44, No. 9 包括氧離子、過氧化物和自由基等有機物和無機物。這些粒子均十分微小，由于存在未配對的自由電子，這些粒子均十分活躍。ROS是正常氧代謝的副產(chǎn)物，并且在細(xì)胞信號傳導(dǎo)，和保持機體恒常性起很大作用。然而，在時間以及外界環(huán)境影響下（例，暴露于紫外線或熱源下），