文獻解讀：生物傳感器設(shè)計的新思路
在生物體中，5-醛基尿嘧啶（5fU）發(fā)揮著重要的作用，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、Fenton型試劑、電離輻射、受到活性氧攻擊或酶氧化時，就會產(chǎn)生5fU，導(dǎo)致基因錯配、DNA干擾、蛋白質(zhì)-DNA相互作用的調(diào)控以及DNA結(jié)構(gòu)的改變。
人們往往采用一些化學(xué)工具對5fU進行選擇性標記以產(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(yīng)。因此，5fU類似物的設(shè)計有望帶來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(yīng)用中表現(xiàn)出巨大的潛力。核苷堿基在高通量的寡核苷酸合成上表現(xiàn)出良好的特異性，使用壽命長，容易實現(xiàn)特定目標的檢測。然而，大多數(shù)的研究是為了開發(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(yīng)用研究還很少。
文獻案例分享
研究不息，探索不止，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，有望促進生物傳感器的設(shè)計和合成。他們在化學(xué)領(lǐng)域著名期刊Angew. Chem. Int. Ed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(yǎng)基來自賽業(yè)OriCell®。
他們將5-甲�；�-2'-脫氧尿苷中糖的5'-OH被疊氮基（N3）取代，而疊氮基可以與炔基修飾的目標基團發(fā)生反應(yīng)，進一步實現(xiàn)細胞或細胞器的選擇性結(jié)合。同時，5fU中的醛基可與不同的化學(xué)物質(zhì)結(jié)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。
圖1.5fU設(shè)計多功能構(gòu)建模塊思路
為了驗證這種概念的可行性，研究人員選擇三苯基膦（TPP）作為靶向線粒體的基團，對癌細胞和小鼠胚胎干細胞中的線粒體進行選擇性成像。結(jié)果表明，無論是在HeLa細胞中，還是在mESC中，TPP-biaU（藍色）的信號與線粒體探針MitoTracker（紅色）的信號均能很好地重疊。
圖2.TPP-biaU與MitoTracker信號重疊分布圖
研究人員認為，這項研究提出了一種新思路和設(shè)計探針的方法，可以通過對環(huán)境敏感的核苷堿基來選擇性結(jié)合細胞或細胞器，以檢測特定目標。據(jù)了解，這是第一個來自天然核苷堿基的具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）性質(zhì)的核苷堿基。此外，這種試劑對5fU的反應(yīng)也是高度選擇性的，因此可用于5fU的檢測。
“這些成功的應(yīng)用表明，我們基于天然核苷堿基的傳感器設(shè)計理念是合理的，它將在分子設(shè)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(yīng)用前景。這有望對未來的探針設(shè)計產(chǎn)生重大影響。”作者在文中寫道。
原文檢索：
5-Formyluracil as a Multifunctional Building Block in Biosensor Designs.
https://doi.org/10.1002/anie.201804007
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