分享一篇发表在JACS上的文章：Modular Design Platform for Activatable Fluorescence Probes Targeting Carboxypeptidases Based on ProTide Chemistry，通讯作者是来自东京大学的Yasuteru Urano教授和Mako Kamiya教授，他们的研究方向是光功能探针的发展及其在实时成像中的应用。
羧肽酶(Carboxypeptidases, CPs)是一类水解酶，能够从肽或蛋白质的C端切割一个或多个氨基酸，在各种生理和病理过程中起着不可或缺的作用。然而，由于缺乏有效的分子设计策略，可以用荧光探针可视化的蛋白酶的数量仍然有限。因此，开发针对羧肽酶的可激活荧光探针的灵活设计策略有助于更全面地研究这些酶的功能，以及药物发现和疾病诊断。
为了开发一个灵活且易于调节的分子设计平台，本文作者专注于ProTide技术，基于ProTide的前药的独特激活机制，建立了基于ProTide化学的CPs靶向荧光探针模块化设计平台。在ProTide化学中，核苷酸类似物的磷酸基团受到芳氧-磷酰胺结构的保护，从而改善细胞的通透性。当类似物渗透到细胞内后，保护片段被裂解，释放出带有磷酸基团的核苷酸。细胞内代谢始于细胞内酯酶对酯键的水解，随后生成的羧酸在磷原子处的分子内亲核攻击，导致苯酚衍生物的释放。
作者计划修改ProTide化学的这种独特的激活机制，以开发可激活的荧光探针: (1) 以CPs代替酯酶作为触发酶产生分子内亲核攻击的羧酸;(2)用合适的荧光团代替苯酚衍生物，该荧光团在分子内亲核攻击时被酶反应产生的羧酸激活。作者的模块化设计采用了四个单元，可以单独优化：(1) P1'位置的底物氨基酸，它会被靶CPs切割;(2)P1位置的连接体氨基酸，它会影响酶对底物的识别，切换P1位置的连接氨基酸能够精确地优化目标CPs的反应性，并在P1底物氨基酸被切割后发生分子内环化反应;(3)荧光团，它可以有不同的颜色;(4)磷原子上的取代基，它可以优化酶的反应性和稳定性。作为概念验证，作者构建了羧基肽酶M (CPM)和前列腺特异性膜抗原(也称为谷氨酸羧基肽酶II)探针。所开发的探针适用于活细胞和患者临床标本中CPs活性的成像。
综上所述，本文作者开发了靶向特定羧肽酶的可激活荧光探针，对研究CPs相关的生物学和病理学现象具有重要意义。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c10086文章引用：DOI: 10.1021/jacs.3c10086
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