基于靶向线粒体的选择性检测和区分H2S、Cys/Hcy和GSH荧光探针的研究

H₂S、Cys、Hcy和GSH在人体的生理和病理过程中扮演着重要的角色。细胞内高水平的硫化氢及生物硫醇与人类疾病息息相关，因此，检测H₂S、Cys、Hcy和GSH的荧光探针越来越受到关注。

目前的研究可以同时检测和区分H₂S、Cys/Hcy及GSH的荧光探针非常稀少，基于此，南开大学尚鲁庆副教授的研究团队发展了一类灵敏度高、选择性强、水溶性好、线粒体靶向、两种荧光基团发射波长距离较长（121 nm）的荧光探针NCR。该荧光探针的设计原理基于H₂S、Cys/Hcy和GSH与荧光探针NCR间的反应差异，产生不同的荧光现象，进而对其进行检测和区分。该荧光探针由两个荧光基团香豆素、试卤灵和一个功能性基团对硝基苯并呋喃（NBD）组成，利用二硫键和功能性基团NBD两个反应位点来实现对H₂S、Cys/Hcy和GSH的检测和区分。当NCR与H₂S反应时会促使二硫键的断裂和NBD的释放，试卤灵和香豆素分别产生发射波长为588 nm和467 nm的荧光。而当NCR与Cys/Hcy和GSH反应时，只可以引起二硫键的断裂，NBD不能释放，仅仅在588 nm处产生荧光。反应停止在这一步可以区分H₂S和生物硫醇（Cys、Hcy和GSH），但不能区分不同的生物硫醇Cys、Hcy和GSH。然而，作者将NCR用Cys、Hcy、GSH预处理30 min反应完全后，继续加入硫化氢，实验结果表明，用Cys和Hcy预处理的NCR反应液在467 nm处有荧光，而用GSH预处理的NCR反应液则没有释放荧光，因而可以实现对Cys/Hcy和GSH的区分检测。因此，该荧光探针根据两个反应位点断裂后所产生的两个波长的荧光可以达到区分检测H₂S、Cys/Hcy、GSH的效果。活细胞荧光成像研究表明，荧光探针NCR能够定位于细胞的线粒体，通过两个波长的荧光可以同时区分检测内源性和外源性H₂S、Cys/Hcy、GSH。因此，基于荧光探针NCR的体外检测和细胞实验的良好结果，NCR为进一步探索硫化氢和生物硫醇在生物系统中的作用提供了有效的工具。

这一研究成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是南开大学药学院的博士研究生乔丹。该研究工作得到国家重点研究发展计划（2018YFA0507204）、国家自然科学基金（21672115）的资助。

该论文作者为：Dan Qiao, Tangliang Shen, Mengyuan Zhu, Xiao Liang, Lu Zhang, Zheng Yin, Binghe Wang, Luqing Shang

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A highly selective and sensitive fluorescent probe for simultaneously distinguishing and sequentially detecting H₂S and various thiol species in solution and in live cells

Chem. Commun., 2018, 54, 13252, DOI: 10.1039/C8CC07761D