赵春常等：可激活型红色荧光和NIR-II荧光双通道探针用于研究细胞内NO与H2S动态交替

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细胞中的NO和H2S是两种重要的信号分子，它们独自起着重要的生理与病理作用。进一步的研究表明它们之间存在的复杂的交互关系，通过相互作用调控重要的生理功能。近日，华东理工大学赵春常教授课题组与樊春海院士研究组李江教授在实时、动态监测细胞内NO和H2S的交互关系研究取得重要进展，相关成果以 “Probing the Intracellular Dynamics of Nitric Oxide and Hydrogen Sulfide Using an Activatable NIR II Fluorescence Reporter”为题发表于Angew. Chem. Int. Ed. (Angew. Chem. Int. Ed.2021, 10.1002/anie.202015650.)。

        目前，已知的荧光探针以HNO作为识别目标（NO和H2S化学反应的活性中间体）。但HNO不能准确呈现NO和H2S在生物体内的复杂相互作用，进而无法实现实时、动态监测细胞内NO和H2S在信号转导过程中交互关系。为了直接探究其交互作用，研究人员充分利用近红外二区荧光的优越性，构建了一种原位、实时检测细胞内研究了活细胞中NO和H2S动态变化的双通道探针。该探针利用可重复循环的S-亚硝基化和去亚硝基化反应，使NO和H2S动态变化可视化。该工作为研究NO和H2S的交互作用提供了一种实时、高效的新方法。
        研究人员利用分子工程，在近红外荧光团BODIPY类染料上，分别引入H2S、NO的特异性响应的功能团，构建了双激活响应的荧光探针BOD-NH-SC。该探针几乎没有初始荧光，可先后与NO、H2S反应分别生成具有红色荧光的BOD-NO-SC和具有NIR-II荧光的BOD-NO-SH。而BOD-NO-SH亦能与NO反应得到同样具有红色荧光的BOD-NO-SNO，并可再次被H2S转变生成BOD-NO-SH。正是基于BOD-NO-SNO和BOD-NO-SH之间快速的、可重复循环的S-亚硝基化和去亚硝基化作用，实时在线实现了两种信号分子交互关系的可视化研究。
        综上所述，作者构建了一种对NO、H2S都能呈现Turn-on式响应，并利用迅速且可重复循环的S-亚硝基化和去亚硝基化反应，使生物体系内的NO、H2S交替动态变化过程可视化的新型荧光探针。该工作首次实现了用单一荧光探针监测生物体系内NO和H2S的交替存在，为研究细胞内NO-H2S相互作用及相关细胞效应提供了一种实时、直观且高效的新方法。
        博士生朱天立、任宁为第一作者，赵春常教授和李江教授为通讯作者，工作得到了田禾院士的悉心指导。研究成果得到了国家自然科学基金、上海市市级科技重大专项等项目资助。


         文章来源：华东理工大学
       赵春常，华东理工大学教授。2004年7月于中科院理化所获得博士学位，2005年1月至2008年7月于美国罗彻斯特大学从事博士后研究，2008年9月起，在华东理工大学精细化工研究所担任副教授、教授。他的研究兴趣主要围绕国家健康领域的重大需求，创制新型分子探针并探讨其在重大疾病的快速、高效、精准诊疗等方面的应用，以期为医学和生命科学研究提供科学和技术支撑。赵春常以通讯联系人或第一作者在J. Am. Chem. Soc.、 Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Lett.、Chem. Sci.、Biomaterials、Anal. Chem.、 Chem. Commun.等国际知名刊物发表SCI文章近60篇。