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新彊时时彩在活細胞內的光催化生物相容反應研究取得進展
2019-01-03 生命有机化学国家重点实验室 | 【】【打印】【關閉

  實時調控細胞生命活動對研究細胞的生理功能具有重要價值。由于光優異的時空分辨率,生物相容的光引發化學工具可用于原位實時調控動態的生命過程。傳統的光去籠方法通過直接光照射底物分子切斷化學鍵從而釋放生物活性分子,光去籠方法近年來的新發展希望實現如下重要新特質:一、通過廉價易得的可見光光源實現更好的生物穿透性;二、底物具有光穩定性從而無需當場制備;三、可定位的特異性光去籠。相比于直接光照射方法,光催化氧化還原反應使用能量較低的可見光,底物在不存在光催化劑時對光惰性因而便于貯存。但目前將光催化氧化還原反應應用于細胞存在以下困難:一、常用的過渡金屬光催化劑具有潛在的細胞代謝毒性,會使其應用受到限制;二、細胞內廣泛存在的氧氣及各種抗氧化劑會影響自由基活性物種壽命及光催化氧化還原反應效率。    

  中國科學院上海有机化学研究所生命有机化学国家重点实验室的陈以昀课题组致力于发展新的生物相容光化学方法用于化学及生物学的研究,主要研究内容包括新型光反应发现及新型光化学生物学工具的发展。课题组前期研究工作中建立了可见光引发氧化及还原反应的生物大分子相容性(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2280; Chem. Comm. 2015, 51, 5275),並發展了水相條件下生物活性小分子的可見光釋放方法(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 1881; Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 7872)。近日與上海交通大學醫學院的徐天樂課題組合作,首次報道了將常用于熒光成像的有機熒光分子熒光素或羅丹明衍生物作爲生物相容的光催化劑,在細胞內利用氧氣及抗氧化劑通過光催化氧化還原反應産生過氧化氫,進而進行脫硼羟基化反應去籠釋放生物活性分子(Angew. Chem. Int. Ed. 2018, DOI: 10.1002/anie.201811261),文章第一作者爲有機所博士研究生王浩岩。該反應使用家用CFL或低能量藍色LED燈作爲光源,在中性水溶液中可以對含有酚、羟基、氨基的生物活性分子實現高效的光去籠釋放。該方法可以通過光釋放異丙基-β-D-硫代半乳糖苷分子來光調控大腸杆菌中的蛋白表達,並且可以通過光釋放巴氯芬藥物分子有效調控GABAB受體功能,進而對小鼠腦片中的神經細胞膜電位進行高時空分辨率的光調控。最後使用線粒體定位羅丹明衍生物染料作爲具有定位效應的光催化劑,借助于過氧化氫在細胞內的有限自由擴散,實現了亞細胞定位的選擇性小分子可見光去籠。該研究展示了光催化氧化還原反應在細胞及生命體系研究的廣闊應用前景,並提出了有機熒光染料具有示蹤與調控生命過程的雙重功能,對相關領域的研究具有重要啓示。     

  上述研究工作得到国家重大科学研究计划、国家自然科学基金委、中國科學院战略性先导科技专项(B類)、上海市重點項目、生命有机化学国家重点实验室及中國科學院的资助。 

  圖一:活細胞內的光催化生物相容反應用于生物活性分子的可見光釋放 

 
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