Субекти

Резюме

Флуоропробата на основата на нитробензоксадиазол (NBD-Bu) е предназначена да изследва клетъчната метаболитна активност в рака и нормалните клетки. NBD-Bu показва значително усилване на флуоресценцията при селективно свързване към транспортния протеин серумен албумин в PBS буфер при условия на околната среда. Насърчени от това откритие, специфичността на мястото на NBD-Bu е изследвана чрез анализ на конкурентно изместване в присъствието на специфични за мястото маркери като варфарин и ибупрофен. Забележително е, че дори при микромоларни концентрации, сондата притежава способността да измества ефективно маркера на мястото на лекарството ибупрофен. Впоследствие резултатите от флуоресцентното изобразяване с висока разделителна способност консолидираха потенциала на NBD-Bu за откриване на анормална клетъчна метаболитна активност.

Въведение

Серумният албумин (SA) е най-разпространеният водоразтворим протеин, открит в кръвната плазма, заемащ почти 60% от общите протеини в кръвната плазма 1,2. Човешкият серумен албумин (HSA) има 585 аминокиселинни остатъка в единична полипептидна верига, докато говеждият серумен албумин (BSA), който е 76% хомологичен на HSA, има 583 аминокиселинни остатъка 1. Той функционира като универсален транспортен протеин, транспортирайки малки лекарствени молекули, жлъчна сол, хормони, витамини, метали и играе важна роля, като допринася с 80% за поддържане на онкотичното налягане между кръвоносните съдове и тъканите 3,4. Освен това албумините са главно отговорни за поддържането на рН на кръвта 5,6. SA също се използва като добавка в средата за клетъчни култури, тъй като подобрява растежа и жизнеспособността на клетките 7. Високото ниво на SA се предизвиква от тежка дехидратация и високо протеинова диета, докато дефицитът на същия причинява дисфункция на кръвоносната система, което наклонява откриването на SA да бъде изключително важно 6 .

Резултати и дискусия

Nitrobenzoxadiazole (NBD) частта е включена в лесната синтетична процедура и е добре известна със своята чувствителност към полярността на околната среда, като по този начин е потенциален сензор за мицеларна, както и за протеинова микросреда. Въз основа на предишни доклади, в NBD частта е включена къса бутилова верига, за да се придаде по-добро флуоресцентно свойство и подходяща липофилност за подобрен афинитет на свързване с хидрофобния джоб на протеина 23. След синтеза на NBD-Bu, той се характеризира с ЯМР спектроскопия (вж. SI, фиг. S1-2) и мас спектрометрия (фиг. S3). Оптичната чистота се потвърждава и чрез сравняване на спектрите на абсорбция и възбуждане (фиг. S4). NBD-Bu съдържа богат на електрон азотен атом, привързан към бутилова верига и дефицитна на електрон група NO2. Тези две части са свързани чрез π-конюгиран линкер, което го превръща в класическо ИКТ багрило. Като цяло, ИКТ багрилата реагират добре на полярността на разтворителя, като по този начин показват физическо поведение на снимката, зависимо от полярността 24 .

За да потвърдим ИКТ свойствата на NBD-Bu (Схема 1), извършихме задълбочено спектроскопско изследване, използвайки различни разтворители с различна полярност. Както в основното, така и в възбуденото състояние, спектрите се изместват към по-голяма дължина на вълната заедно със спектралното разширяване при увеличаване на полярността на разтворителя (Фиг. 1а, b, Таблица S1, SI). Впоследствие беше установено, че флуоресцентният живот на NBD-Bu (фиг. 1в) е по-дълъг в неполярните разтворители в сравнение с полярните, което се дължи главно на наличието на взаимодействие на водородно свързване между молекулите на багрилото и разтворителя, произхождащи от по-високи не -радиационни скорости на разпадане в полярни разтворители. Максималните емисии и продължителността на флуоресценцията варират линейно (фиг. 1г, S5), като полярността затвърждава факта, че NBD-Bu може да се използва за локално засичане на околната среда. Такава характеристика го прави отличен кандидат да усети локалната микрополярност вътре в хидрофобните джобове на протеинови молекули.

метаболитна

(а) Синтетична схема на флуорната сонда N-бутил-7-нитробензо [c] [1,2,5] оксадиазол-4-амин (NBD-Bu), (б) гранична молекулярна орбитална картина на NBD част преди и след заместване показва свойствата на ИКТ.