分享一篇angew上的文章Rational Design of Crystallization Induced Emission Probes to Detect Amorphous Protein Aggregation in Live Cells，本文通讯作者是来自中科院大连化物所的刘宇研究员，其课题组研究方向为新型荧光分子全谱观测蛋白质相分离过程中的构型变化等。
蛋白质需要合适的三维结构以适应生理功能。基因突变、化学修饰等会导致蛋白质错误折叠与聚集，异常的蛋白质聚集可能会导致多种疾病。蛋白质聚集是复杂的多步液相到固相的相分离过程，聚集的蛋白可依据形态和生化特征分类为淀粉样和无定形聚集物，能对这些不同构象的物种进行区分的探针具有极高的需求。目前主要有淀粉样聚集态蛋白的探针，因其具有良好的β折叠结构。而无定形聚集态蛋白因没有固定的结构而很难被小分子探针所靶向，并且与在细胞外聚集的淀粉样聚集态蛋白不同，在细胞内聚集容易被细胞器干扰。作者在本文中针对无定形聚集态蛋白的聚集，利用聚集诱导发光原理进行了探针的理性设计。作者选择使用双氰基异佛尔酮作为聚集诱导发光探针的基础，因其具有分子内电荷转移，可对极性进行响应，并且在激发态下化学键可旋转，导致扭曲的分子内电荷转移，可对粘度进行响应。作者合成了两个系列的衍生物，分别具有对称与不对称的芳香基团，影响化学键旋转的对称性从而对粘度的响应进行调整，并改变其上面的电子密度以影响电子转移，影响对极性的响应。实验发现不对称的结构能提高对粘度的响应程度，高电子密度能提高对溶剂极性的相应程度，并增加发光强度。作者也发现这些探针在无定形沉淀状态没有荧光，仅在结晶状态有荧光，这可能是之前聚集诱导发光探针常用于淀粉样蛋白聚集探针的原因，无定形聚集态蛋白因没有结构的模板，很难让探针形成结晶从而发光。本工作需要对非极性与粘性环境进行响应的探针。
作者选用能发生无定形聚集的大肠杆菌二氢叶酸还原酶作为模型进行研究。作者发现具有对称与富电子芳香基团的化合物能对聚集过程做出更强烈的响应，因对氨基苯结构能和聚集的蛋白选择性结合，作者综合考虑荧光强度与变化程度最终选定具有二甲基对氨基苯基团的B7作为探针。作者发现探针荧光发射始于错误折叠单体状态，并成熟于不溶聚集体状态。
作者将关键结构二甲基对氨基苯引入其它荧光核上也能发生针对无定形聚集态蛋白的聚集诱导发光现象。改变取代基也可创造不同发射波长的探针。化学改造以提高B7溶解度，减轻细胞内因不溶而聚集产生荧光背景后，作者对活细胞进行了检测，可显示因蛋白稳态系统异常而导致的无定形蛋白聚集现象。
本文作者：JGG
责任编辑：LYP
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202103674
原文引用：DOI：10.1002/anie.202103674
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