氨基酸荧光探针的设计、合成及生物应用研究

氨基酸荧光探针的设计、合成及生物应用研究
作 者 : 孟芳芳
学位授予单位 : 济南大学
学位名称 : 硕士
导师姓名 : 林伟英
学位年度 : 2017
关键词 : 氨基酸；半胱氨酸(Cys)；H2S；荧光探针；生物成像
摘 要 : 氨基酸（amino acid）作为生物体中的基本物质,与生物的生命活动有着十分重要的关系,调节着生命的一系列活动。不同种类的氨基酸生物功能各不相同,如巯基类氨基酸,半胱氨酸（Cysteine,Cys）和高半胱氨酸（Homocysteine,Hcy）,分子结构上只相差一个亚甲基,但功能方面相差很大:Cys是参与蛋白质合成的人必须氨基酸,同时也是谷胱甘肽（GSH）的一份子。Hcy,甲硫氨酸代谢的产物,不参与蛋白质的合成,却与许多疾病相关联。谷胱甘肽（GSH）也与许多疾病发生相联系。因此,定量检测氨基酸在生物体系中的浓度在化学、生物、医学等领域中都具有十分重要的价值。本文成功设计并合成了一系列氨基酸荧光探针,并利用共聚焦荧光显微镜实现了其在活细胞和组织中的生物成像应用,主要包括三方面工作。（一）描述了一种新型的检测线粒体细胞器中硫醇的双光子荧光探针CA-TPP。探针以新型双光子染料咔唑作为荧光平台,醛基作为识别硫醇类的反应位点,修饰上线粒体的靶向基团三苯基膦而设计合成的,探针本身的荧光强度比较低,当与巯基氨基酸发生作用后,荧光增强,从而实现对巯基氨基酸的识别作用,并对Cys有着较好的线性关系。该探针在双光子稳定性方面也表现了良好的检测线粒体中RSH的特性,同时与线粒体商用探针MTR进行复染得到的共定位系数达0.90以上,并成功实现了对组织70μm深度的内源性半胱氨酸的双光子生物成像。（二）设计了一种在水溶液中对铜离子和Cys的双检测的荧光探针PI。基于传统的菲醌-咪唑类荧光平台,探针本身具有较高的荧光强度及量子产率,与铜离子形成螯合物后荧光消失,再与Cys结合后,铜离子得到释放,荧光进而恢复,从而达到选择性识别Cys的目的,并对细胞内的Cys进行了成像。成功实现了在水相中对Cu2+的检测及对Cys的高度选择。（三）设计合成了一种特殊的巯基氨基酸类荧光探针,即检测溶酶体H2S的双光子荧光探针TP-PMVC,该探针能对溶酶体和溶酶体中H2S以双通道形式同时检测成像。我们选用典型的双光子染料咔唑MVC作为反应基体,在基体的3,6位置上引入H+和H2S的反应位点。探针本身在中性溶液中没有荧光,在溶酶体的酸性环境中发出红色荧光,而检测溶酶体中H2S时则发出绿色荧光,通过利用不同的激发波长从而实现对溶酶体和溶酶体硫化氢的双通道检测,并实现了较好的双光子性质。在细胞及组织中并以不同的颜色通过显微镜成像表现出来。

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