《用於高靈敏檢測磷酸水解酶的新型螢光探針的設計》是依託中國科學院理化技術研究所，由吳加勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用於高靈敏檢測磷酸水解酶的新型螢光探針的設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳加勝
- 依託單位：中國科學院理化技術研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物體內去磷酸化作用是調節細胞生物活性的重要方式，在細胞的新陳代謝和信號轉導等許多生理活動中發揮重要作用。實現對生物體中磷酸水解酶的特異性、高靈敏性檢測在生物識別、疾病診斷以及藥物開發等領域都具有重要意義。然而，傳統的酶檢測法，如電泳、同位素標記、親和沉澱、酶化學法等很難實現其高選擇性和高靈敏性檢測。本項目擬針對磷酸水解酶催化反應的特點，利用不同的光物理過程，如激發態質子轉移(ESIPT)、分子內電荷轉移(ICT)、螢光共振能量轉移(FRET)等機制，設計一系列具有較長發光波長的螢光探針（如黃酮衍生物、酞菁染料等）作為磷酸水解酶的底物，通過底物的去磷酸化作用生成新的螢光產物，從而實現特異性檢測磷酸水解酶。藉助於雷射共聚焦顯微鏡來監控細胞內磷酸水解酶的水解過程。在詳細研究此類反應過程中的光物理、光化學問題的基礎上，了解影響螢光探針選擇性與靈敏性的普遍規律。
結題摘要
生物體內去磷酸化作用是調節細胞生物活性的重要方式，在細胞的新陳代謝和信號轉導等許多生理活動中發揮重要作用。實現對生物體中磷酸水解酶的特異性、高靈敏性檢測在生物識別、疾病診斷以及藥物開發等領域都具有重要意義。然而，傳統的酶檢測法，如電泳、同位素標記、親和沉澱、酶化學法等很難實現其高選擇性和高靈敏性檢測。本項目針對鹼性磷酸水解酶催化反應的特點，利用不同的光物理過程，如激發態質子轉移(ESIPT)和分子內電荷轉移(ICT)等機制，設計一系列具有較長發光波長的螢光探針實現特異性檢測磷酸水解酶。首先，利用分子內電荷轉移(ICT)機制，設計一系列具有較長發光波長的螢光探針（如半菁染料和BODIPY等）作為磷酸水解酶的底物，通過底物的去磷酸化作用生成新的螢光產物，並產生比率型的螢光對比信號，從而實現特異性檢測磷酸水解酶。藉助於雷射共聚焦顯微鏡來監控細胞內磷酸水解酶的水解過程。其次，利用激發態質子轉移(ESIPT)機制，設計合成含有強推拉電子基團的長髮射波長的黃酮衍生物，通過其在鹼性磷酸酶作用下水解產生明顯的質子轉移現象，觀察到其螢光發射峰的顯著紅移。再次，用噻吩聚合物作為螢光探針來檢測磷酸水解酶，通過聚合物的鏈放大效應，實現對客體磷酸水解酶的高靈敏檢測。該分子相比於以往的小分子螢光探針相比，具有長波長，水溶性好，背景干擾小等優點。此外，本項目在新型螢光探針的設計，特別是對級串型螢光探針的設計及其套用做了詳細的調研，應邀撰寫相關綜述發表在Chemical Reviews上發表。通過本項目研究，從本質上了解了磷酸水解酶螢光探針設計的基本要求與規律，感測分子與識別物種之間相互作用過程的機制進行了詳細的研究，為更有效地設計該類光化學感測分子提供必要的理論指導，為進一步製備具實際套用價值的光化學感測器打下基礎。依託本項目已發表SCI論文11篇，待發表論文3篇，專利4件；培養博士研究生2名，碩士研究生2名。
