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的活性與動脈粥樣硬化、膽固醇所致肝損傷和2型糖尿病密切相關。大量研究表明，對羧酸酯酶活性的檢測，可以應用于疾病早期診斷、藥物代謝和生物解毒等多方面。目前用于檢測酶含量的技術有很多，比如PCR、基于抗體的技術和基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學技術。但是這些技術都較為復雜，用到的設備價格昂貴；且只能檢測到酶的含量，無法直接檢測酶的活性，因此限制了此類技術的推廣應用。近年來熒光探針技術的發(fā)展越來越成熟，直接分析生命體中酶活性的研究引起了人們的廣泛關注，現(xiàn)在已經(jīng)有很多的熒光探針應用于生物檢測領域。
金屬有機框架物（Metal-Organic Frameworks, MOFs）是一類新興的晶體多孔有機-無機雜化材料，因其較大的比表面積和多孔性使其具有較高的顯影劑、藥物和分析物的負載率，在催化、傳感器、儲能等領域得到了廣泛的應用，是開發(fā)熒光探針和應用于生物研究的理想材料。
研究內(nèi)容
近日，南京師范大學黃和教授團隊報道了一種具有溶酶體定位效應的金屬有機框架固定化熒光探針LysFP@ZIF-8，該熒光材料可應用于體外及活細胞內(nèi)的羧酸酯酶1（CES1）的檢測，并且可以應用于有機磷的高靈敏定量檢測。探針分子的底物是基于一種體外合成的熒光蛋白生色團類似物，然后利用具有良好生物相容性的金屬有機框架材料ZIF-8負載有機熒光分子，制備得到MOFs限域的化學傳感器。利用MOFs材料的微孔道結(jié)構(gòu)，可作為限域反應器有效提高酶與探針分子的催化反應效率。此外，MOFs對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。實驗數(shù)據(jù)證實，相對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，明顯地提高了探針對CES1的檢測靈敏度。由于有機磷農(nóng)藥對羧酸酯酶的活性具有較強的抑制作用，作者利用酶抑制法成功地實現(xiàn)了對有機磷農(nóng)藥殘留進行定量檢測。作者在探針分子設計過程中，巧妙的引入溶酶體定位基團，賦予了LysFP@ZIF-8良好的溶酶體定位能力，實現(xiàn)了在細胞微環(huán)境及亞細胞器中對CES1的可視化識別。相關研究成果以“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)
