JACS：華東理工大學實現光控熒光“雙重檢測”生物成像

　　 近日，國際化學領域著名刊物《美國化學會志》在線報導了華東理工大學化學與分子工程學院費林加諾貝爾獎科學家聯合研究中心題為“Photocontrolled Fluorescence “Double-Check” Bioimaging Enabled by a Glycoprobe?Protein Hybrid”的最新研究成果（DOI: 10.1021/jacs.8b05425）。

　　近年來細胞及活體成像技術發展迅速，但設計合成可在活細胞中精確定位并遠程調控的化學探針仍然是一項極具挑戰的交叉學科研究課題。為解決這一關鍵問題，研究人員將糖基光控小分子熒光探針（Gal-NSp）與人血清白蛋白（HSA）通過主客體作用相結合，簡易構建了可通過遠程光控實現雙制式熒光信號細胞精準定位及靶標識別的蛋白質光控熒光探針復合物。初步研究發現，不同于傳統單制式光致變色探針，該復合探針體系可通過紫外/可見光的循環光照，實現對插入蛋白質疏水空腔螺吡喃/部花青結構的可逆調控以及探針分子綠與紅兩種熒光制式之間的切換（即熒光團綠色熒光的“開—關“伴隨光致變色染料紅色熒光的”關—開“）（圖1）。

圖1. 光控熒光“雙重檢測”用于活細胞生物成像

（圖片來源： J. Am. Chem. Soc.）

　　研究人員通過小角度散射（SAXS）技術深入研究了糖基探針與蛋白質之間的結合方式及作用位點，證明探針分子可通過與HSA的復合導致后者IIIA疏水位點附近區域的顯著折疊。進一步應用所構建探針—蛋白質復合物實現了細胞精準熒光標記：首先，復合探針的半乳糖基團可與肝癌細胞Hep-G2細胞膜表面的ASGPr受體特異性識別并啟動內吞，實現主動細胞定位；隨后，通過紫外/可見光的循環調控，探針可在細胞內執行多次可重復的“雙熒光閃爍”現象，實現在綠色熒光與紅色熒光之間的往復切換，從而提升了熒光探針在復雜細胞內環境中的定位精準度，進而達到雙重檢測、精確定位的目的（圖2）。該研究一方面為細胞的靶向、精準功能標記研究提供了新的光可控化學探針工具，另一方面提出了通過蛋白負載實現有機光致變色熒光探針在生理環境中雙熒光響應這一普適性設計策略，解決了傳統光致變色探針在生理環境下熒光及光控性能減弱的問題。

圖2. 紫外/可見光的循環調控成像

（來源： J. Am. Chem. Soc.）

　　論文共同第一作者為碩士畢業生付幼心和博士研究生韓海浩，華東理工大學張雋佶副教授、賀曉鵬副研究員、田禾院士為論文共同通訊作者，工作得到了客座教授Ben L. Feringa教授的指導與建議，并獲得了上海光源五線六站李娜博士在SAXS技術上的指導與支持。本研究工作得到國家自然科學基金委科學中心、重點項目、國家自然科學基金優秀青年科學基金、111引智計劃等資金支持。