快速地检测硫化氢荧光探针的计算研究文献综述

 2023-12-08 10:45:19

文献综述

硫化氢(H2S)是一种重要的气体信,是由半胱氨酸通过胱硫醚beta;-合酶[1],胱硫醚gamma;-裂解酶[2]和3-巯基丙酮酸硫基转移酶[3]内源性生成的。H2S在众多生理过程中起至关重要的作用,比如血压的调节[4],缺血-再灌注损伤的减少[5,6],抗炎效果的发挥[7]和代谢率的降低[8]。但是,H2S的含量异常往往和疾病有关,包括老年痴呆症[9],亨廷顿病[10]和帕金森病[11]。因此,在活细胞内H2S的生产与浓度的可视化是有利于早期诊断这些疾病的。

荧光探针作为一种强大的工具用来检测一些生物物种[12-18],基于它的非入侵性,高灵敏度和高时空分辨率[19,20]。最近,一些基于介导H2S还原叠氮化物[21-23]和硝基[24,25],亲核加成反应[26,27],迈克尔串联加成反应[28,29],硫化铜沉淀[30,31]和二硝基苯醚的硫解[32,33]的H2S荧光探针正在发展。西安集团已经利用二硫化物之间的转换机理设计出一些H2S荧光探针[34-36]。此外,还提出了基于酶的探针[37]。虽然这些探针是创新的,但它们仍然存在一些缺点,比如在紫外或可见光区域[28,33]的激发/发射需要很长的反应时间(多达20分钟),可见光区域的激发/发射可能会受到背景的干扰[38,39]。因为H2S的瞬态性质,较长的反应时间并不适用于实时分析和生物成像。因此,发展长发射波长,快速反应和高灵敏度的荧光探针是非常理想的。

我们已经成功地研发了一种基于吲哚-BODIPY的H2S荧光探针。该探针对H2S有显著的荧光“打开”效应(增强200倍),由2,4-二硝基苯磺酰基的断裂触发。该探针有许多的优点包括反应迅速(半衰期为3分钟),长发射波长(lambda;em = 635 nm),良好的选择性和较小的检测极限(26nm)。细胞染色结果表明该探针可以侦察细胞中的H2S并将之可视化。

参考文献

[1]S. Singh, D. Padovani, R.A. Leslie, T. Chiku, R.Banerjee, Relative contributions of cys-tathionine beta;-synthase and gamma;-cystathionaseto H2S biogenesis via alternative trans-sulfuration reactions, J. Biol. Chem. 284 (2009)22457–22466.

[2]T. Chiku, D. Padovani, W. Zhu, S. Singh, V.Vitvitsky, R. Banerjee, H2S biogenesis by human cystathionine gamma;-lyase leads to the novelsulfur metabolites lanthionine and homolanthionine and is responsive to the grade ofhyperhomocysteinemia, J. Biol. Chem. 284 (2009) 11601–11612.

[3]N. Shibuya, M. Tanaka, M. Yoshida, Y. Ogasawara, T.Togawa, K. Ishii, H. Kimura, 3-Mercaptopyruvate sulfurtransferase produces hydrogensulfide and bound sulfane sulfur in the brain, Antioxid. Redox Signal. 11 (2009)703–714.

[4]G. Yang, L. Wu, B. Jiang, W. Yang, J. Qi, K. Cao, R.Wang, H2S as a physiologic vasorelaxant: hypertension in mice with deletion ofcystathionine gamma;-lyase, Science 322 (2008) 587–590.

[5]J.W. Elrod, J.W. Calvert, J. Morrison, J.E. Doeller,D.W. Kraus, L. Tao, D.J. Lefer, Hydro-gen sulfide attenuates myocardial ischemia-reperfusion injuryby preservation of mitochondrial function, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S.A. 104 (2007) 15560–15565.

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