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炔基铂(II)络合物的低能红色发射和超分子组装:用于核糖核酸检测、核仁成像以及核糖核酸合成抑制剂的筛选

核仁是真核细胞中最大的核亚结构,也是真核细胞的关键组成部分,核糖体的合成主要发生在这个细胞器里。核仁在核糖体核糖核酸(核糖体RNA)的转录及加工中起着至关重要的作用。另外,核仁也有组装核糖体蛋白质的功能。有研究发现,异常的核仁形态改变或数目改变与某些类型癌症以及其他严重疾病均有关系。因此,核仁在恶性病变的检测和诊断中有着很重要的价值,它不仅被认为是可用于疾病诊断的生物标志物,同时也是治疗癌症的理想靶标。但到目前为止,市面上只有一种可商购的用于核仁成像的发光探针,即SYTO RNASelect绿色荧光细胞染料。它的成本较高、斯托克斯位移较小,其存储条件也一定要严格控制。因此,研究人员需要不断努力去开发新的核仁靶向的发光探针。


d8铂(II)络合物由于具有平面的分子构型,它们可经超分子组装结合成分子复合物,其超分子组装的特性近年来引起了研究人员极大的关注。这种特性与络合物分子间的Pt(II)•••Pt(II)和π–π堆积相互作用等非共价作用力相关。由于铂(II)络合物在超分子组装的过程中表现出低能红色至近红外(NIR)的发射光谱特征,因此水溶性炔基铂(II)络合物可用作生物探针以及成像试剂,从而在红色至近红外区域检测生物活性,并对细胞器进行选择性染色。目前,许多市售的荧光染料仅能发出蓝色到绿色的荧光、斯托克斯位移较小,且荧光寿命也相对较短。相比之下,炔基铂(II)络合物的红色至近红外发射以及较长的磷光寿命可增强信噪比,与传统的有机染料相比具有优势。


近日,香港大学任咏华院士团队设计合成了带有胍鎓单元的水溶性阳离子铂(II)2,6-双(2-苯并咪唑基)吡啶(bzimpy)络合物,并与香港城市大学罗锦荣教授团队合作研究了它在核糖核酸(RNA)检测和核仁成像中的应用(图1)。由于有研究指出,胍鎓单元与核糖核酸可通过氢键相互结合,因此预计核糖核酸可通过Pt(II)•••Pt(II)相互作用、π–π堆积相互作用、静电相互作用和氢键等多种非共价作用力来改变铂(II)络合物的超分子组装行为。这也是首次将炔基铂(II)bzimpy络合物的超分子组装应用于核糖核酸检测和核仁成像。此外,由于核糖核酸合成抑制剂可抑制细胞增殖并触发癌细胞凋亡,该团队研究了在添加抑制剂后,铂(II)络合物在监测核仁动态方面的应用。

图1. 炔基铂(II)络合物在核糖核酸检测和核仁成像中的应用示意图


该工作为铂(II)络合物在细胞成像方面的应用提供了新思路,而且有利于抗癌药物的开发。该工作发表在Journal of the American Chemical Society 上,文章的通讯作者是香港大学任咏华院士和香港城市大学罗锦荣教授,第一作者是香港大学罗善仪博士。


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Aggregation and Supramolecular Self-Assembly of Low-Energy Red Luminescent Alkynylplatinum(II) Complexes for RNA Detection, Nucleolus Imaging, and RNA Synthesis Inhibitor Screening

Angela Sin-Yee Law, Lawrence Cho-Cheung Lee, Kenneth Kam-Wing Lo*, and Vivian Wing-Wah Yam*

J. Am. Chem. Soc., 2021143, 5396–5405, DOI: 10.1021/jacs.0c13327


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