给大家分享一篇发表在Nature Communications上的文章：1,2,4,5-Tetrazine-tethered probes for fluorogenically imaging superoxide in live cells with ultrahigh specificity，通讯作者是浙江大学药学院的李新和王毅两位教授，李新教授课题组的主要研究方向是开发实时成像的分子探针，而王毅教授课题组主要进行的是药物筛选和中药药效物质研究。本篇文章他们发展了一种四嗪探针，用于活细胞中超氧化物的荧光成像。
超氧化物（O2·−）是最重要的一类活性氧（ROS），它由线粒体电子传递链和NADPH氧化酶等多种途径产生，通过超氧化物歧化酶歧化产生H2O2，并进一步转化为其它ROS。超氧化物稳态失衡会引发氧化应激，而氧化应激则与衰老、癌症、神经退行性疾病、糖尿病、心血管疾病等息息相关。鉴于超氧化物在氧化还原信号传导和氧化还原稳态中发挥着关键作用，对超氧化物的特异性检测一直是研究的热点话题。
此前发展了多种检测超氧化物的方法，包括电子顺磁共振自旋俘获技术、电化学传感器、分光光度法、化学发光法和荧光成像法。其中，只有荧光成像法与活细胞兼容，可以对超氧化物进行时空分辨的原位追踪。然而，由于各种ROS具有相似的结构和反应性，目前开发的针对超氧化物的荧光探针的特异性都并不理想。在本篇文章中，作者发展的四嗪探针实现了对超氧化物的超高特异性的检测。
在设计探针的过程中，作者首先关注到了超氧化物的还原性。超氧化物可以作为一种单电子还原剂，这种还原性在ROS中是独一无二的。随后作者计算了四嗪的电子亲和能为3.32 eV，高于超氧自由基负离子的电离能3.15 eV，说明四嗪可能通过单电子转移机制实现超氧化物的选择性检测。为了验证这个假设，作者合成了一个模型化合物用于测试超氧化物与四嗪的反应性。基于这个模型化合物，作者通过一系列实验证明了四嗪会在超氧化物的作用下转化为1,3,4-恶二唑的结构，这种转化不会受到其它ROS和GSH的影响。并且反应的转化率和超氧化物的剂量正相关，说明探针可以实现超氧化物浓度的量化。
于是作者将四嗪添加到荧光基团上，合成用于活细胞成像的荧光探针。这些探针在与超氧化物反应之前，四嗪基团会猝灭荧光，而在反应后，四嗪部分被破坏，从而激活荧光。作者后续测试了探针在活细胞上的成像，验证了四嗪探针可以检测细胞中的超氧化物水平。
最后，作者将四嗪探针应用于药物筛选之中，构建了一个高内涵药物筛选模型，用于筛选抑制由心肌梗死导致损伤的超氧化物调节剂，并且筛选出了一个天然产物，具有抑制超氧化物过度生成和改善心肌损伤的作用。总而言之，这篇文章开发了一种可以在活细胞中以高特异性对超氧化物进行荧光成像的四嗪探针。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37121-8文章引用：10.1038/s41467-023-37121-8
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