中國(guó)電子元件行業(yè)協(xié)會(huì)
China Electronic Components Association
近日，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院的研究人員介紹了一種將5fU作為多功能合成模塊的新概念，有望促進(jìn)生物傳感器的設(shè)計(jì)和合成。他們?cè)诨瘜W(xué)領(lǐng)域著名期刊Angew. Chem. Int. Ed（影響因子12.1）上發(fā)表了這一研究成果?！ ?br/>
在生物體中，5-醛基尿嘧啶（5fU）發(fā)揮著重要的角色，并在許多相關(guān)領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注。當(dāng)生物體暴露于紫外線、Fenton型試劑、電離輻射、受到活性氧攻擊或酶氧化時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生5fU，導(dǎo)致基因錯(cuò)配、DNA功能的擾動(dòng)、蛋白質(zhì)-DNA相互作用的調(diào)控以及DNA結(jié)構(gòu)的改變。
人們往往采用一些化學(xué)工具對(duì)5fU進(jìn)行選擇性標(biāo)記以產(chǎn)生對(duì)環(huán)境敏感的核苷堿基（nucleobases），并以此來(lái)檢測(cè)這種重要的生物標(biāo)志物。比如，肼、羥氨基、苯二胺和茚三酮衍生物都可以與5fU的醛基發(fā)生高效反應(yīng)。因此，5fU類似物的設(shè)計(jì)有望帶來(lái)有效且生物相容的生物傳感器。
基于DNA的生物傳感器在許多領(lǐng)域不斷發(fā)展，并在生物標(biāo)志物檢測(cè)、疾病治療、納米技術(shù)和計(jì)算等應(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的潛力。核苷堿基在高通量的寡核苷酸合成上表現(xiàn)出良好的特異性，使用壽命長(zhǎng)，容易實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的檢測(cè)。然而，大多數(shù)的研究是為了開(kāi)發(fā)適體信標(biāo)、納米顆粒和人工堿基。關(guān)于核苷堿基天然修飾的應(yīng)用研究還很少。
近日，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院的研究人員介紹了一種將5fU作為多功能合成模塊的新概念，有望促進(jìn)生物傳感器的設(shè)計(jì)和合成。他們?cè)诨瘜W(xué)領(lǐng)域著名期刊Angew. Chem. Int. Ed（影響因子12.1）上發(fā)表了這一研究成果。通訊作者為武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)周翔教授，該研究中采用的小鼠胚胎干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞完全培養(yǎng)基來(lái)自賽業(yè)生物。
他們將5-甲?；?2'-脫氧尿苷中糖的5'-OH被疊氮基（N3）取代，而疊氮基可以通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)與炔基修飾的目標(biāo)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)細(xì)胞或細(xì)胞器的選擇性結(jié)合。同時(shí)，5fU中的醛基可與不同的化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，產(chǎn)生對(duì)各種環(huán)境敏感的熒光核苷堿基，從而檢測(cè)特定目標(biāo)。
為了驗(yàn)證這種概念的可行性，研究人員選擇三苯基膦（TPP）作為靶向線粒體的基團(tuán)，對(duì)癌細(xì)胞和小鼠胚胎干細(xì)胞中的線粒體進(jìn)行選擇性成像。本研究中所使用的小鼠胚胎干細(xì)胞（mESC）和干細(xì)胞培養(yǎng)基均來(lái)自賽業(yè)生物。結(jié)果表明，無(wú)論是在HeLa細(xì)胞中，還是在mESC中，TPP-biaU（藍(lán)色）的信號(hào)與線粒體探針MitoTracker（紅色）的信號(hào)均能很好地重疊。
研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)研究提出了一種新思路和設(shè)計(jì)探針的方法，可以通過(guò)對(duì)環(huán)境敏感的核苷堿基來(lái)選擇性結(jié)合細(xì)胞或細(xì)胞器，以檢測(cè)特定目標(biāo)。據(jù)了解，這是第一個(gè)來(lái)自天然核苷堿基的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）性質(zhì)的核苷堿基。此外，這種試劑對(duì)5fU的反應(yīng)也是高度選擇性的，因此可用于5fU的檢測(cè)。
“這些成功的應(yīng)用表明，我們基于天然核苷堿基的傳感器設(shè)計(jì)理念是合理的，它將在分子設(shè)計(jì)、細(xì)胞成像、生物化學(xué)操作和分析化學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。這有望對(duì)未來(lái)的探針設(shè)計(jì)產(chǎn)生重大影響?！弊髡咴谖闹袑?xiě)道。
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5-Formyluracil as a Multifunctional Building Block in Biosensor DesignsAngew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9689 –9693
