分享一篇发表在Angew上的文章：A Small-Molecule Fluorescence Probe for Nuclear ATP，通讯作者是韩国浦项科技大学化学系的Kyo Han Ahn教授，他们课题组的主要研究方向是分子识别和传感技术，开发用于疾病生物标志物诊断或成像的分子和纳米探针。这篇文章中他们开发了一种选择性检测细胞核ATP的小分子荧光探针。
ATP是细胞生命活动的基本能量来源，并且可以作为一种细胞内或细胞外的信号分子。传统上，研究细胞内ATP相关生物过程利用的是荧光素酶参与的生物发光方法，但这种方法在测量细胞内ATP水平的过程中会消耗ATP，从而提高测量的不确定性。随后发展出的基于基因编码的荧光共振能量转移（FRET）的荧光方法，将ATP结合蛋白与荧光蛋白进行融合表达，利用ATP结合后融合蛋白构象改变导致的荧光改变进行检测。然而这种方法中荧光信号的改变相当小，并且需要蛋白纯化、基因工程和生物偶联等精细操作。
后续发展出的可逆结合ATP的小分子荧光探针可以克服上述技术的缺点。通过引入细胞器定位的基团，目前已经开发出在多种细胞器选择性检测ATP的荧光探针。但是，由于目前还没有发现特异性靶向细胞核的基团，因此发展细胞核ATP探针仍然存在挑战。本篇工作中，作者在对此前开发的ATP荧光探针进行进一步研究的过程中，偶然发现了一种基于苯香豆素荧光基团的锌离子配合物，NucATP，可以检测细胞核ATP。
在小分子实验中，作者发现，NucATP在pH为7.4的HEPES缓冲液中几乎不发出荧光，而在加入ATP后，NucATP则会与ATP形成复合物，从而发出强烈荧光。NucATP与ATP结合产生荧光的过程是快速且可逆的，并且不会受到除ADP之外，细胞中其他小分子和核酸的影响。于是作者希望将NucATP用于监测细胞中ATP水平的变化。在细胞实验中，通过与商业化的细胞核染料进行对比，作者发现NucATP可以选择性定位在细胞核中。在加入PARP酶或葡萄糖处理细胞使ATP水平升高时，NucATP荧光强度升高；在加入KCN抑制氧化磷酸化使ATP水平下降时，荧光强度也下降。说明NucATP可以在活细胞中监测细胞核ATP水平。
由于与正常细胞相比，肿瘤细胞具有更加旺盛的细胞增殖，因此肿瘤细胞的ATP水平会高于正常细胞。所以作者希望利用NucATP进行肿瘤的识别。作者发现，在细胞水平上，肿瘤细胞的荧光信号与正常细胞相比有2.1-3.3倍的增强。在组织水平上，肿瘤组织的荧光信号与正常组织相比有3.9-7.8倍的增强。因此作者认为NucATP探针具有通过荧光成像识别肿瘤组织的潜力。
总而言之，这篇文章开发了一种可以选择性检测细胞核ATP的小分子荧光探针，这个探针可以应用于研究ATP相关生物过程以及肿瘤组织的识别。
本文作者：LCX
责任编辑：FTY
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202300580
文章引用：DOI：10.1002/anie.202300580
目前评论：