背景介紹
羧酸酯酶（CESs）絲氨酸酯酶家族中最重要的成員，廣泛分布于肝、腸、肺、腎等組織中，在代謝酯類和酰胺類分子的脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)中起重要作用，如一些酯類前藥(如氯吡格雷、伊立替康、奧司他韋)和環(huán)境毒物(如擬除蟲菊酯)，并且CESs的活性與動(dòng)脈粥樣硬化、膽固醇所致肝損傷和2型糖尿病密切相關(guān)。大量研究表明，對(duì)羧酸酯酶活性的檢測(cè)，可以應(yīng)用于疾病早期診斷、藥物代謝和生物解毒等多方面。目前用于檢測(cè)酶含量的技術(shù)有很多，比如PCR、基于抗體的技術(shù)和基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)。但是這些技術(shù)都較為復(fù)雜，用到的設(shè)備價(jià)格昂貴；且只能檢測(cè)到酶的含量，無(wú)法直接檢測(cè)酶的活性，因此限制了此類技術(shù)的推廣應(yīng)用。近年來(lái)熒光探針技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越成熟，直接分析生命體中酶活性的研究引起了人們的廣泛關(guān)注，現(xiàn)在已經(jīng)有很多的熒光探針應(yīng)用于生物檢測(cè)領(lǐng)域。
金屬有機(jī)框架物（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一類新興的晶體多孔有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料，因其較大的比表面積和多孔性使其具有較高的顯影劑、藥物和分析物的負(fù)載率，在催化、傳感器、儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，是開發(fā)熒光探針和應(yīng)用于生物研究的理想材料。
研究?jī)?nèi)容
近日，南京師范大學(xué)黃和教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種具有溶酶體定位效應(yīng)的金屬有機(jī)框架固定化熒光探針LysFP@ZIF-8，該熒光材料可應(yīng)用于體外及活細(xì)胞內(nèi)的羧酸酯酶1（CES1）的檢測(cè)，并且可以應(yīng)用于有機(jī)磷的高靈敏定量檢測(cè)。探針分子的底物是基于一種體外合成的熒光蛋白生色團(tuán)類似物，然后利用具有良好生物相容性的金屬有機(jī)框架材料ZIF-8負(fù)載有機(jī)熒光分子，制備得到MOFs限域的化學(xué)傳感器。利用MOFs材料的微孔道結(jié)構(gòu)，可作為限域反應(yīng)器有效提高酶與探針分子的催化反應(yīng)效率。此外，MOFs對(duì)探針分子具有一定類似“鎧甲”的作用，使得探針分子能夠在較寬范圍的pH條件下保持穩(wěn)定存在。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，相對(duì)于溶液中分散性的探針分子，MOFs限域空間中的探針分子與CES1反應(yīng)，明顯地提高了探針對(duì)CES1的檢測(cè)靈敏度。由于有機(jī)磷農(nóng)藥對(duì)羧酸酯酶的活性具有較強(qiáng)的抑制作用，作者利用酶抑制法成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥殘留進(jìn)行定量檢測(cè)。作者在探針分子設(shè)計(jì)過(guò)程中，巧妙的引入溶酶體定位基團(tuán)，賦予了LysFP@ZIF-8良好的溶酶體定位能力，實(shí)現(xiàn)了在細(xì)胞微環(huán)境及亞細(xì)胞器中對(duì)CES1的可視化識(shí)別。相關(guān)研究成果以“Lysosome targeting metal-organic framework probe LysFP@ZIF-8 for highly sensitive quantification of carboxylesterase 1 and organophosphates in living cells”為題發(fā)表在雜志“Journal of Hazardous Materials”上。
小結(jié)
