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生物正交的、可视化的、线粒体靶向的H₂S递送系统

发布时间:2022-05-18 10:28:55 阅读:14162次 来源:普诺赛生物

  近年来,为了开发更好的研究工具,研究人员设计并合成了不同结构类型,可通过不同活化机理释放H2S的供体分子,但是目前研究及开发的外源性H2S供体多表现出非定量、不可控和非靶向等缺点。

  针对以上难题,近日南京大学梁勇教授团队设计并开发了一种基于COS的H2S递送系统,并以Design and Development of a Bioorthogonal, Visualizable and Mitochondria-Targeted Hydrogen Sulfide(H2S) Delivery System为题发表于Angew. Chem. Int. Ed.(IF=15.336)。

  该系统由二硫介离子(DTO)和张力炔烃(BCN)之间的生物正交“点击-释放”反应触发,不消耗内源物种(如半胱氨酸和H2O2)或产生不良的生物活性副产物,实现了H2S在PBS溶液和活细胞中的可控释放。由于在DTO的苯环上引入了二苯氨基取代基,可得到具有强荧光信号的噻吩类产物,从而能对细胞内H2S的释放进行时空反馈。该系统除了具有生物正交性和可视化的优点外,还可以实现线粒体靶向的H2S递送。

  HeLa细胞内的环加成反应结果显示,环加成产物和H2S的荧光信号都与DTO 1b浓度呈线性相关。而且两通道图像重叠良好,表明通过生物正交反应实现了H2S在细胞内的原位释放,并利用荧光产物的生成实现了对H2S的实时监测。

  另外,该团队发现,DTO 1b和张力炔烃BCN的生物正交反应对线粒体具有很高的靶向特异性,反应的荧光图像与商业化的线粒体靶向探针Mito-Tracker Red重叠效果非常好,并且反应释放的H2S与NIR-HS探针成像后,与Mito-Tracker Green重叠程度也极高。实验结果显示,加入二苯氨基取代基后,大大增强了二硫介离子的线粒体靶向性,使反应物能够在线粒体中富集并释放H2S。

  最后,梁教授团队进一步探究了该H2S释放体系对H9c2细胞由H2O2诱导的氧化应激引起的细胞损伤和线粒体膜电位(MMP)损失的保护作用,发现在相对较低的浓度下(5 mM)即可发挥较好的修复作用。这种生物正交“点击-释放”反应首次将三种功能整合到一个体系中:(1)原位可控H2S释放;(2)荧光可视化;(3)线粒体靶向释放。这种智能的H2S递送系统将作为一种强大的工具,应用于H2S的生理、病理和治疗相关的研究。

本文链接:https://www.zjby-biotech.com/news/hyzx/1158.html

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