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活细胞中同时检测线粒体及其自噬过程的近红外荧光探针
中科院化学所上官棣华研究员（点击查看介绍）课题组在《美国化学会志》上发表文章，报道了一种以花菁为母体的新型近红外荧光探针分子，2,6-Bi(2-(3,3-dimethyl-1-propylindolin-2-ylidene)-cyclohexanone (HQO)。该探针分子可用于活细胞中线粒体及线粒体自噬过程的同时检测。
线粒体不仅是细胞的能量工厂，其功能还涉及细胞代谢、信号传导、分化、生长、凋亡和死亡等多个重要生理过程。线粒体自噬（mitophagy）是细胞清除损伤或衰老的线粒体，并循环利用其组成元素的过程。线粒体自噬过程中，受损伤线粒体选择性形成自噬线粒体，而后与周围的溶酶体融合，产生自噬溶酶体（包被线粒体的自吞噬泡），随后线粒体成分被分解消化。线粒体自噬与衰老、神经退行性疾病和癌症等诸多生理病理过程密切相关，因此线粒体自噬的研究具有重要意义。目前，对线粒体自噬的研究主要采用抗体或荧光蛋白标记法，或线粒体荧光探针和溶酶体荧光探针组合使用共同检测。但前者操作复杂，在活细胞中应用受到限制；而后者特异性较低。
探针HQO和HQO示踪活细胞线粒体自噬过程原理图
而对pH敏感的探针分子HQO无需与其它探针分子组合使用，其进入活细胞后选择性富集于线粒体；当线粒体发生自噬形成自噬溶酶体后其微环境pH下降，导致HQO质子化；质子化后HQO的荧光激发和发射波长均发生红移（斯托克斯位移大于100 nm）。由于微环境pH值得不同，使得HQO在线粒体和自噬溶酶体中呈现不同颜色荧光，因而可以很好地区分正常线粒体和包被损伤线粒体的自噬溶酶体。HQO分子可精确定位线粒体，准确示踪线粒体自噬过程；该探针分子将为线粒体代谢过程提供新的研究方法，也为筛选线粒体自噬抑制剂或促进剂提供有效的工具。
HQO监测饥饿条件下细胞发生线粒体自噬过程
相关结果发表在J. Am. Chem. Soc.（2016, 138, 12368–12374），上官棣华研究员为为本文唯一通讯作者。柳影、周进和王林林为共同第一作者。
该论文作者：Ying Liu, Jin Zhou, Linlin Wang, Xiaoxiao Hu, Xiangjun Liu, Meirong Liu, Zehui Cao, Dihua Shangguan, and Weihong Tan
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 Cyanine Dye to Probe Mitophagy: Simultaneous Detection of Mitochondria and Autolysosomes in Live Cells
J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 12368-12374, DOI: 10.1021/jacs.6b04048
导师介绍
上官棣华
http://www.x-mol.com/university/faculty/15548