一种对于核酸标记的动力学和荧光增强策略

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在活细胞中核酸的化学修复由于在染色质生物正交官能团组的堆积会受到空间上的阻碍。为了解决这个限制,该课题组报道了一种通过使用荧光插入剂与DNA包含5-乙烯基-2’-脱氧尿苷(Vdu)或RAN包含的5-乙烯基-2’-尿苷(VU)发生逆电子需求的Diels-Alder(IEDDA)反应,反应中四嗪-吖啶荧光淬灭的损失会基于反应高效的荧光以及可以在无洗涤条件下检测到。这种策略能够在分裂细胞中对于吖啶修复的核酸进行活细胞动力学成像。

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为了确保PINK能够组分能够结合具有乙烯基修复部分的DNA分别进行了吸光度实验,在PINK浓度一定时吸光度随着DNA浓度的增加而变化。更进一步进行了PINK与DNA的黏度测量发现PINK浓度增加时黏度也会随之增大,并且PINK与DNA的最佳化学计量比为1:5。这种PINK与DNA组分的结合具有高效的选择性如果是不包含Vdu组分的DNA其与PINK的结合速率为包含Vdu组分的1/60000倍。PINK由于特殊的四嗪基团导致自淬灭,当其与包含Vdu组分结合时,由于乙烯基与四嗪基团处于平面对齐位置从而加速了两者的结合,且随着时间的叠加也增加,其主要表现在光强度增强了大约100倍。光增强的主要机理符合AIE机理。

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最后分别进行了PINK与Hoechst非共价键荧光染料的共定位,结果表明PINK能够成功的将具有DNA包含5-乙烯基-2’-脱氧尿苷(Vdu)或RNA包含的5-乙烯基-2’-尿苷(VU)的细胞成功染成粉红色,当使用DNase或者RNase水解酶时这种染色现象就会消失,且染色的程度随着PINK的浓度的增加而增加。且在24h后染色的现象还有部分存在,表明PINK标记的核酸策略具有一定的稳定性。

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该课题组利用一个前所未有的吖啶双增强策略使得吖啶部分的粉红色既作为荧光探针,也作为一个增速插层剂,同时,四嗪作为荧光猝灭基团和生物正交官能团。据我们所知,PINK是第一个显示增强的荧光插层剂与核酸共价反应产生的荧光细胞。以往研究涉及的化学改性用生物正交法对细胞内乙烯基修饰的DNA进行了研究依赖细胞固定和变性来促进四嗪-烯烃的反应。新的反应能力原生DNA和RNA中的生物正交官能团将打开在生物学和转译研究中有新的机会随着对动物染色体分离的实时研究,并预测癌症患者核苷类药物的反应。杀伤作用类型(皮下、原发或胶质瘤)和抑制肿瘤细胞的转移。这些光敏剂可以诱发对肿瘤的免疫反应,这非常对于预防肿瘤复发和肿瘤治疗都很重要。

论文题目: 

A Kinetic and Fluorogenic Enhancement Strategy for Labeling of Nucleic Acids 

期刊:

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 

10.1002/anie.202112931


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