中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
近日，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院的研究人員介紹了一種將5fU作為多功能合成模塊的新概念，有望促進(jìn)生物傳感器的設計和合成。他們在化學(xué)領(lǐng)域著(zhù)名期刊Angew. Chem. Int. Ed（影響因子12.1）上發(fā)表了這一研究成果?！ ?br/>
在生物體中，5-醛基尿嘧啶（5fU）發(fā)揮著(zhù)重要的角色，并在許多相關(guān)領(lǐng)域引起廣泛的關(guān)注。當生物體暴露于紫外線(xiàn)、Fenton型試劑、電離輻射、受到活性氧攻擊或酶氧化時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生5fU，導致基因錯配、DNA功能的擾動(dòng)、蛋白質(zhì)-DNA相互作用的調控以及DNA結構的改變。
人們往往采用一些化學(xué)工具對5fU進(jìn)行選擇性標記以產(chǎn)生對環(huán)境敏感的核苷堿基（nucleobases），并以此來(lái)檢測這種重要的生物標志物。比如，肼、羥氨基、苯二胺和茚三酮衍生物都可以與5fU的醛基發(fā)生高效反應。因此，5fU類(lèi)似物的設計有望帶來(lái)有效且生物相容的生物傳感器。
基于DNA的生物傳感器在許多領(lǐng)域不斷發(fā)展，并在生物標志物檢測、疾病治療、納米技術(shù)和計算等應用中表現出巨大的潛力。核苷堿基在高通量的寡核苷酸合成上表現出良好的特異性，使用壽命長(cháng)，容易實(shí)現特定目標的檢測。然而，大多數的研究是為了開(kāi)發(fā)適體信標、納米顆粒和人工堿基。關(guān)于核苷堿基天然修飾的應用研究還很少。
近日，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院的研究人員介紹了一種將5fU作為多功能合成模塊的新概念，有望促進(jìn)生物傳感器的設計和合成。他們在化學(xué)領(lǐng)域著(zhù)名期刊Angew. Chem. Int. Ed（影響因子12.1）上發(fā)表了這一研究成果。通訊作者為武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院院長(cháng)周翔教授，該研究中采用的小鼠胚胎干細胞和胚胎干細胞完全培養基來(lái)自賽業(yè)生物。
他們將5-甲?；?2'-脫氧尿苷中糖的5'-OH被疊氮基（N3）取代，而疊氮基可以通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)與炔基修飾的目標基團發(fā)生反應，進(jìn)一步實(shí)現細胞或細胞器的選擇性結合。同時(shí)，5fU中的醛基可與不同的化學(xué)物質(zhì)結合，產(chǎn)生對各種環(huán)境敏感的熒光核苷堿基，從而檢測特定目標。
為了驗證這種概念的可行性，研究人員選擇三苯基膦（TPP）作為靶向線(xiàn)粒體的基團，對癌細胞和小鼠胚胎干細胞中的線(xiàn)粒體進(jìn)行選擇性成像。本研究中所使用的小鼠胚胎干細胞（mESC）和干細胞培養基均來(lái)自賽業(yè)生物。結果表明，無(wú)論是在HeLa細胞中，還是在mESC中，TPP-biaU（藍色）的信號與線(xiàn)粒體探針MitoTracker（紅色）的信號均能很好地重疊。
研究人員認為，這項研究提出了一種新思路和設計探針的方法，可以通過(guò)對環(huán)境敏感的核苷堿基來(lái)選擇性結合細胞或細胞器，以檢測特定目標。據了解，這是第一個(gè)來(lái)自天然核苷堿基的具有聚集誘導發(fā)光（AIE）性質(zhì)的核苷堿基。此外，這種試劑對5fU的反應也是高度選擇性的，因此可用于5fU的檢測。
“這些成功的應用表明，我們基于天然核苷堿基的傳感器設計理念是合理的，它將在分子設計、細胞成像、生物化學(xué)操作和分析化學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。這有望對未來(lái)的探針設計產(chǎn)生重大影響?！弊髡咴谖闹袑?xiě)道。
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5-Formyluracil as a Multifunctional Building Block in Biosensor DesignsAngew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 9689 –9693
