Sejtes metabolikus aktivitás marker a szérumalbumin szelektív bekapcsolási detektálásával NBD-alapú fluorszonda alkalmazásával

Absztrakt

A nitrobenzoxadiazol alapú fluorpróbát (NBD-Bu) arra tervezték, hogy vizsgálja a rák és a normál sejtek metabolikus aktivitását. Az NBD-Bu jelentős fluoreszcencia fokozódást mutat a szérum albuminhoz való szelektív kötődést követően. Az NBD-Bu helyspecifikumát versenyképes elmozdulási vizsgálattal vizsgálták helyspecifikus markerek, például warfarin és ibuprofen jelenlétében. Ezt követően a nagy felbontású fluoreszcencia mikroszkópos eredmények megerősítették az NBD-Bu sejtképalkotásban és abnormális sejtes metabolikus aktivitás kimutatásában rejlő lehetőségeit.

metabolikus

Bevezetés

A szérumalbumin (SA) a vérplazmában megtalálható leggyakoribb vízoldható fehérje, amely az összes vérplazma fehérje csaknem 60% -át foglalja el. Az 1-2 humán szérumalbumin (HSA) 585 aminosavmaradékot tartalmaz egyetlen polipeptidláncban, míg a szarvasmarha-szérumalbumin (BSA), amely 76% -ban homológ a HSA-val, 583 aminosavmaradékkal rendelkezik. 1 Sokoldalú transzportfehérjeként funkcionál, kis gyógyszermolekulákat, epesót, hormonokat, vitaminokat, fémeket szállít, és jelentős szerepet játszik azáltal, hogy 80% -ban hozzájárul az erek és szövetek közötti onkotikus nyomás fenntartásához. 3–4 Ezenkívül az albuminok felelősek elsősorban a vér pH-jának fenntartásáért. Az 5–6 SA-t adalékként használják a sejttenyésztő táptalajban is, mivel fokozza a növekedést és a sejtek életképességét. 7 Az SA magas szintjét súlyos dehidratáció és magas fehérjetartalmú étrend váltja ki, míg ennek hiánya a keringési rendszer diszfunkcióját okozza, ami rendkívül fontosnak tartja az SA kimutatását. 6.

Kifejlesztettünk egy bekapcsolható elektroneutrális szolvatofluorokróm szondát, kiváló szelektivitással, specificitással és érzékenységgel a mikrokörnyezet polaritása és azonnali kötődési hatékonyság szempontjából a BSA felé. Az NBD-Bu szelektivitását a BSA iránt számos fontos, változatos struktúrájú és funkciójú fehérje felhasználásával értékelték. Ezenkívül két helyjelző gyógyszert alkalmaztunk, nevezetesen. a warfarin és az ibuprofen a kötési jelenségek vizsgálatára szondánkkal. A BSA-ban található számos hidrofób kötőüreg közül a warfarin az I. helyhez kötődik, míg az ibuprofen a II. Az NBD-Bu figyelemre méltó kék eltolódást mutat az emissziós maximumokban a BSA-hoz való kötődéskor, és a kötési állandó magasabbnak bizonyult, mint az ibuproféné. A próba a biológiai szempontból releváns fehérjék jelenlétében is túlélte a szelektivitási tesztet. Továbbá, élő sejtes képalkotás segítségével tanulmányoztuk a rákos sejtek metabolikus aktivitásának különbségét a normál sejtekhez képest.

Eredmény és megbeszélések

Az NBD molekularész részt vesz az egyszerű szintetikus eljárásban, és jól ismert a környezeti polaritás iránti érzékenységéről, ezáltal potenciális érzékelője a micellás, valamint a fehérjetartalmú mikrokörnyezetnek. Korábbi beszámolók alapján egy rövid butil-láncot építettek be az NBD-részbe, hogy jobb fluoreszcencia tulajdonságot és megfelelő lipofilitást biztosítsanak a fehérje hidrofób zsebéhez való jobb kötési affinitás javítása érdekében. Az NBD-Bu szintézisét követően NMR spektroszkópiával (S1-2. Ábra) és tömegspektrometriával (S3. Ábra) jellemeztük. Az optikai tisztaságot az abszorpciós és gerjesztési spektrumok összehasonlításával is megerősítettük (S4. Ábra). Az NBD-Bu tartalmaz egy elektronban gazdag nitrogénatomot, amely egy butillánchoz van kötve, és egy elektronhiányos NO2 csoportot tartalmaz. Ez a két molekularész aromás gyűrűn keresztül kapcsolódik össze, amely klasszikus ICT festékké teszi. Általában az ICT színezékek jól reagálnak az oldószer polaritására, ezáltal polaritásfüggő foto-fizikai viselkedést mutatnak. 25

Az NBD-Bu (1. séma) IKT tulajdonságainak érvényesítéséhez alapos spektroszkópiai vizsgálatot végeztünk különböző oldószerekkel, változó polaritással. Mind az alap, mind a gerjesztett állapotban a spektrumok a hosszabb hullámhossz felé tolódtak, a spektrális szélesedéssel együtt az oldószer polaritásának növekedésével (1a-b. Ábra, S1. Táblázat). Ezt követően az NBD-Bu fluoreszcencia élettartamát (1c. Ábra) hosszabbnak találták a nem poláros oldószerekben a poláros oldószerekhez képest, amelyek elsősorban a festék és a magasabb nem sugárzási bomlási sebességek poláros oldószerekben. Az emissziós maximumok és a fluoreszcencia élettartama lineárisan változott (1d. Ábra, S5. Ábra), polaritással megerősítve azt a tényt, hogy az NBD-Bu felhasználható a helyi környezet érzékelésére. Egy ilyen tulajdonság miatt kiváló jelölt a fehérjemolekulák hidrofób zsebében lévő helyi mikropolaritás érzékelése.

(a) Az N-butil-7-nitrobenzo [c] [1,2,5] oxadiazol-4-amin (NBD-Bu) fluorszonda szintetikus sémája; pótlás után