Angew. Chem. Int. Ed. | 活性荧光探针用于检测活细胞和植物中的乙烯

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推荐一篇发表在Angew上的文章:An Activity-Based Sensing Fluorogenic Probe for Monitoring Ethylene in Living Cells and Plants,文章通讯作者是来自南京农业大学的叶永浩教授,他们课题组主要致力于天然产物结构与功能、新农药分子设计与合成方面的研究。

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乙烯是一种非常重要的植物激素,参与到包括种子萌发,受精,果实成熟以及种子传播等多种生长发育过程中,除此之外,乙烯对于植物抵抗病原菌入侵和外界胁迫环境中也发挥着重要作用。目前的研究局限于基本的乙烯生物合成和信号转导通路,对于生化作用模式了解尚少,开发实时检测乙烯水平的方法有助于解析乙烯的生物功能,但是目前的方法主要依赖于气象色谱法,光声光谱法,电化学法,这类方法成本较高,缺乏实时监测能力。近些年来一些课题组利用grubbs催化几结合高敏感的荧光团设计了一系列探测乙烯的荧光探针,通过烯烃复分解反应实现对细胞内乙烯含量的检测。

由于之前赵劲老师课题组报道了利用铑作为催化剂通过和酚氧基乙酰胺中N配位从而活化邻位碳氢键的反应,这个中间体可以和乙烯反应从而可以用于设计新的实时监测活细胞中乙烯含量的探针。首先作者对于该反应的条件和底物进行探索和优化,并进一步用于设计合成了荧光探针CEP,铑的存在可以淬灭香豆素的荧光,进一步和乙烯反应荧光可以恢复,产物具有相对较好的水溶性可用于后续生物体内的检测。

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作者首先在体外对该探针进行评估,发现探针反应迅速(2分钟内与2ml乙烯反应),在乙烯含量为10ul-250ul范围内有非常好的线性关系,以及非常好的选择性。后续作者利用CEP-1探针,对直接乙烯处理的CHO-K1细胞,乙烯前体处理的拟南芥,或者敲除乙烯合成通路中关键基因等的突变体进行检测,表明该探针具有实时监测活细胞以及植物体内乙烯含量的能力。由于病原菌、微生物相关分子模式(P/MAMPs)感知所触发的植物天然免疫系统是抵抗微生物和病原菌入侵的第一道屏障,P/MAMPs可以激活模式识别受体PRRs,从而激活一系列下游信号,例如乙烯的生物合成,ROS的积累,细胞壁交联和次级代谢物释放等等。flg22和nlp20分别是之前已知的可诱导植物防御机制以及免疫反应从而刺激乙烯生成的短肽,作者利用新的荧光探针对flg22&nlp20处理的拟南芥进行检测,发现乙烯水平相较于对照组有显著的升高。

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总之,本篇文章作者发展了新的活性荧光探针用于检测活细胞和植物中的乙烯含量,为后续乙烯参与的生物功能方面的研究提供了有力的工具。


本文作者:YF
责任编辑:WQW
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108335
文章引用:DOI:10.1002/anie.202108335


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