分享一篇发表在JACS上的文章，文章题目为“An Activity-Based Sensing Approach to Multiplex Mapping of Labile Copper Pools by Stimulated Raman Scattering”，本文通讯作者为普林斯顿大学化学学院的Christopher J. Chang教授和哥伦比亚大学化学系的Wei Min教授，前者的主要研究方向是开发探针对生物体内的过渡金属、活性氧等活性分子进行成像，后者的主要研究方向是开发新的光谱学和显微镜技术并将其应用于生物分子的成像。
铜是生命所需的营养物质，具有氧化还原特性，这种氧化还原特性对多种生物学功能十分重要，随着对生物体内铜的进一步研究，人们越来越意识到铜的重要性及其与癌症的关系。在给定的生物背景下研究铜与生理学或病理学之间的联系是十分重要的，其中一个关键的挑战是区分不同氧化还原态的铜离子，研究人员开发了多种工具来检测细胞中动态的铜池变化。目前许多的方法采用荧光作为读出信号，但是荧光的光谱峰较宽，这限制了可使用通道的数目，而且为了得到不同的荧光，需要对分子结构进行较大改动，会对定量造成阻碍。因此，本文作者结合他们之前开发的铜定向酰基咪唑（copper-directed acyl imidazole, CDAI）化学结合曼哈顿拉曼散射（Manhattan Raman scattering, MARS）分子骨架结合开发了第一代基于活性的铜拉曼探针（copper Raman probe, CRP）。CDAI策略的原理是铜作为Lewis酸与探针配位之后会触发酰基咪唑试剂与附近的亲核残基发生共价反应，将报告基团连接到生物分子上，保留生物样品中富铜区域的空间信息，作者利用软硫醚、中间的N叔胺和咪唑以及硬羧酸盐配体实现铜离子和亚铜离子的选择。由于具有电子共振效应，作者选择MARS支架作为报告基团，并在其上面添加了两个不同的同位素拉曼标签，这样可以减少探针大小、结构和理化性质的变化，使得不同通道直接进行定量成为可能。基于此设计，作者得到了两个探针CRP2181和CRP2153.2，测试之后发现，CRP2181对Cu(I/II)均有较好的响应，而CRP2153.2对Cu(II)具有一定选择性。作者还检测了CRP2181和CRP2153.2混合物的拉曼曲线，当激发接近其吸收曲线时，在2181和2153 cm–1处显示出两个高分辨率的EPR-SRS峰。之后，作者利用这两个探针进行成像，可以对外源性铜补充剂或铜耗竭或铜转运蛋白的遗传扰动后细胞内不稳定的Cu(I)和Cu(II)池的变化进行双重监测。此外，CRP成像显示，在肺腺癌细胞模型中，当NRF2的活性降低时，不稳定的Cu(II)会增加。综上所述，作者开发了一个可以对生物体内不稳定铜池进行成像的拉曼散射探针，为受激拉曼散射的更广泛应用提供了一个起点。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06296原文引用：DOI：10.1016/j.molcel.2024.10.024
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