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?細胞中的NO和H₂S是兩種重要的信號分子，它們獨自起著重要的生理與病理作用。進一步的研究表明它們之間存在的復(fù)雜的交互關(guān)系，通過相互作用調(diào)控重要的生理功能。近日，華東理工大學趙春常教授課題組與樊春海院士研究組李江教授在實時、動態(tài)監(jiān)測細胞內(nèi)NO和H₂S的交互關(guān)系研究取得重要進展，相關(guān)成果以 “Probing the Intracellular Dynamics of Nitric Oxide and Hydrogen Sulfide Using an Activatable NIR II Fluorescence Reporter”為題發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.?(Angew. Chem. Int. Ed.2021, 10.1002/anie.202015650.)。

目前，已知的熒光探針以HNO作為識別目標（NO和H₂S化學反應(yīng)的活性中間體）。但HNO不能準確呈現(xiàn)NO和H₂S在生物體內(nèi)的復(fù)雜相互作用，進而無法實現(xiàn)實時、動態(tài)監(jiān)測細胞內(nèi)NO和H₂S在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中交互關(guān)系。為了直接探究其交互作用，研究人員充分利用近紅外二區(qū)熒光的優(yōu)越性，構(gòu)建了一種原位、實時檢測細胞內(nèi)研究了活細胞中NO和H₂S動態(tài)變化的雙通道探針。該探針利用可重復(fù)循環(huán)的S-亞硝基化和去亞硝基化反應(yīng)，使NO和H₂S動態(tài)變化可視化。該工作為研究NO和H₂S的交互作用提供了一種實時、高效的新方法。

研究人員利用分子工程，在近紅外熒光團BODIPY類染料上，分別引入H₂S、NO的特異性響應(yīng)的功能團，構(gòu)建了雙激活響應(yīng)的熒光探針BOD-NH-SC。該探針幾乎沒有初始熒光，可先后與NO、H₂S反應(yīng)分別生成具有紅色熒光的BOD-NO-SC和具有NIR-II熒光的BOD-NO-SH。而BOD-NO-SH亦能與NO反應(yīng)得到同樣具有紅色熒光的BOD-NO-SNO，并可再次被H₂S轉(zhuǎn)變生成BOD-NO-SH。正是基于BOD-NO-SNO和BOD-NO-SH之間快速的、可重復(fù)循環(huán)的S-亞硝基化和去亞硝基化作用，實時在線實現(xiàn)了兩種信號分子交互關(guān)系的可視化研究。

?綜上所述，作者構(gòu)建了一種對NO、H₂S都能呈現(xiàn)Turn-on式響應(yīng)，并利用迅速且可重復(fù)循環(huán)的S-亞硝基化和去亞硝基化反應(yīng)，使生物體系內(nèi)的NO、H₂S交替動態(tài)變化過程可視化的新型熒光探針。該工作首次實現(xiàn)了用單一熒光探針監(jiān)測生物體系內(nèi)NO和H₂S的交替存在，為研究細胞內(nèi)NO-H₂S相互作用及相關(guān)細胞效應(yīng)提供了一種實時、直觀且高效的新方法。

博士生朱天立、任寧為第一作者，趙春常教授和李江教授為通訊作者，工作得到了田禾院士的悉心指導(dǎo)。研究成果得到了國家自然科學基金、上海市市級科技重大專項等項目資助。