硒蛋白R——一个独特的甲硫氨酸亚砜还原酶

硒蛋白是一类以硒代半胱氨酸为活性中心的蛋白质,利用硒氢基的强还原性,硒蛋白在生物体内发挥重要的抗氧化功能。目前发现,人类基因组中有25种硒蛋白的编码基因,其中硒蛋白R是唯一一个含有硒代半胱氨酸的甲硫氨酸亚砜还原酶,它位于细胞质及细胞核中,由于其空间结构和硒元素的强亲核性,硒蛋白R能特异性还原R型甲硫氨酸亚砜中被氧化的硫元素。硒蛋白R能够与肌动蛋白、瞬时电位通道蛋白及β-淀粉样蛋白等多种蛋白质相互作用,可能在中枢神经系统中具有重要的功能,并与神经退行性疾病的发生发展具有密切关系。     

蛋氨酸亚砜还原酶及其在白内障发生发展中的作用

蛋氨酸(Met)是生物体内很容易被氧化的氨基酸之一,氧化应激条件下,生成S型和R型蛋氨酸亚砜(MetO), 晶状体蛋白中MetO的增加与晶状体老化和白内障形成相关。生物体内存在着两种不同的蛋氨酸亚砜还原酶(Msr),即MsrA和B,分别能特异性地作用于自由或结合在蛋白质中的S-MetO和R-MetO,将MetO修复为Met,从而避免了蛋白质结构和功能的改变。在哺乳动物中,MsrA以单基因形式存在,而MsrB有3种异构体,分别为MsrB1,MsrB2和MsrB3,其中MsrB1是一个硒蛋白,又被称为硒蛋白R(SelR)。本文介绍了Msrs的基因表达、分布和亚细胞定位,比较了MsrA和MsrBs蛋白结构和催化机制的异同,讨论了晶状体蛋白Met残基的氧化与白内障形成和发展的关系。现有的这些研究结果表明Msrs作为一类特异性的抗氧化还原酶,通过对MetO的修复,在抑制晶状体的损伤方面发挥重要作用。此外,MsrB1作为一个硒蛋白受机体硒水平的调节,因此,通过补硒保持晶状体适当的硒浓度以维持MsrB1的活性,对白内障的形成和发展可能具有一定的预防作用。     

蛋氨酸亚砜还原酶的结构特征及与神经退行性疾病的关系

蛋氨酸易被氧化为蛋氨酸亚砜,使生物体中氧化还原平衡失调,诱发各种疾病.蛋氨酸亚砜还原酶(Msrs)能将蛋氨酸亚砜还原成蛋氨酸,恢复蛋白的结构与功能,对调控多种氧化应激相关疾病具有重要作用.本文结合本课题组的研究结果,介绍了Msrs的分类进化、结构特征、催化机理和基因工程表达;综述了Msrs与衰老、帕金森病和阿尔茨海默病的关系,以探讨有关Msrs研究的发展方向和应用前景.     

硝基还原酶荧光探针的研究进展

硝基还原酶是一类依赖于黄素单核苷酸或黄素腺嘌呤二核苷酸的细胞质酶,广泛存在于细菌中。肿瘤细胞缺氧通常也可导致胞内硝基还原酶增加。在电子供体如还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的存在下,硝基还原酶可以将芳香族硝基化合物有效还原为相应的氨基化合物。这种还原行为不仅用于药物的激活和芳香族硝基化合物的生物降解,同时也可用来设计含硝基的荧光探针对实体瘤细胞的缺氧状况进行检测。本文简要评述近年来硝基还原酶荧光探针的研究进展,包括基于多米诺分解反应以及荧光体上硝基直接还原为氨的反应而发展的荧光探针。     

活性氧检测荧光探针的设计、合成及应用研究进展

首先介绍了生物体氧化还原状态的动态平衡机理以及生物体氧化应激的产生原因及影响,然后总结、概括了目前流行的荧光分析法—荧光探针的设计构成及识别机理,并详细介绍了近几年各类活性氧自由基检测荧光探针的研究进展,为活性氧检测荧光探针的进一步发展提供了新思路。     

明胶大分子的照相性质研究——Ⅰ.明胶中的蛋氨酸砜及亚砜的测定

应用氨基酸分析仪对十六种国外明胶(大部分为IAG明胶)的氨基酸含量进行了测定,其中重点进行了蛋氨酸及其氧化产物含量的测定。测试结果表明:明胶中蛋氨酸含量随不同样品变化较大,亚砜含量一般较少,所有照相胶都含有砜,绝大多数胶样含有亚砜。     

荧光探针在羧酸酯酶检测中的研究进展

羧酸酯酶(CES)属于丝氨酸酯酶超家族,它们位于多种组织的内质网和胞质,参与药物、环境毒物和前致癌物的代谢激活或发挥解毒作用。为进一步了解CES生理学和药理学的作用,研发出一种能够在细胞、组织和有机体水平上实时准确监测CES的方法非常有必要。荧光探针具有高选择性、高灵敏度、快速检测、比色明显、操作简便、实时成像等优势,作为一种灵敏的检测手段,被广泛应用于生物检测、光学成像等领域。本文主要对近5年来用于CES检测的荧光探针研究进展进行总结。     

光气及神经毒剂类荧光探针的研究进展

剧毒性光气、神经毒剂对社会安全和人类健康造成了极大的威胁,而传统的检测方法无法在活细胞等微环境体系中对光气、神经毒剂进行检测。荧光探针因其选择性好、灵敏度高、适合于细胞检测等优点而被广泛使用。本文主要综述了近年来在光气、神经毒剂类荧光探针领域所取得的最新研究成果,并对该领域的发展进行了展望。     

用于一氧化氮检测的小分子荧光探针研究进展

生物小分子NO以其重要的生理学和病理学作用受到科学家们的广泛关注。高选择性、高灵敏度、低毒性NO分子荧光探针的设计和开发,在环境检测、食品安全及人体内NO检测等领域具有重要意义。本文以小分子荧光探针对NO的识别机制为主线,从唑环的形成、螺内酰胺开环、还原脱氨、二氢吡啶的芳构化、NO与金属络合物的反应、与非金属Se的反应和亚硝胺的形成出发,综述了近年来NO小分子荧光探针的研究进展。对NO探针设计及其识别性能研究方面的工作进行了总结,并讨论了NO荧光探针今后的设计思路和重点研究方向。     

荧光/化学发光探针成像检测超氧阴离子自由基的研究进展

超氧阴离子自由基(O·-2)是细胞内氧气单电子还原后最先产生的一类含氧的高活性物种(活性氧,ROS),与生命过程息息相关.正常稳态浓度的O·-2起重要的信号调控作用,包括细胞的增殖、分化、自噬等.但O·-2浓度的异常,又与癌症、神经退行性疾病、糖尿病等多种疾病的发生发展密切相关.因此,监测O·-2浓度的变化对揭示相关疾病的机理具有至关重要作用.由于荧光成像检测方法具有诸多优势,发展高灵敏、高选择性检测O·-2的荧光探针成为揭示相关疾病发生发展分子机制的关键切入点.近年来,随着荧光显微技术的发展,研究者开发了多种荧光/化学发光探针,实现了对细胞及活体内O·-2水平的可视化监测.本文综述了近五年用于检测O·-2的分子探针、纳米探针、蛋白探针以及化学发光探针的研究进展,并对其发展前景进行了展望.     

An NMR-Based Biosensor to Measure Stereospecific Methionine Sulfoxide Reductase Activities in Vitro and in Vivo**

Oxidation of protein methionines to methionine-sulfoxides (MetOx) is associated with several age-related diseases. In healthy cells, MetOx is reduced to methionine by two families of conserved methionine sulfoxide reductase enzymes, MSRA and MSRB that specifically target the S- or R-diastereoisomers of methionine-sulfoxides, respectively. To directly interrogate MSRA and MSRB functions in cellular settings, we developed an NMR-based biosensor that we call CarMetOx to simultaneously measure both enzyme activities in single reaction setups. We demonstrate the suitability of our strategy to delineate MSR functions in complex biological environments, including cell lysates and live zebrafish embryos. Thereby, we establish differences in substrate specificities between prokaryotic and eukaryotic MSRs and introduce CarMetOx as a highly sensitive tool for studying therapeutic targets of oxidative stress-related human diseases and redox regulated signaling pathways.     

量子点荧光探针检测抗坏血酸

以巯基丙酸（MPA）为稳定剂水相合成了高荧光CdTe量子点. 向量子点溶液中加入Mn2+,由于量子点表面状态发生改变而使其荧光淬灭,加入抗坏血酸后量子点荧光又得以恢复,且荧光恢复程度与抗坏血酸的浓度线性相关,从而建立了基于量子点的荧光“开关”探针检测抗坏血酸的新方法. 当CdTe量子点的浓度为1.67 uM（量子点的尺寸为1.91nm）,加入的Mn2+浓度为0.25 mM时,在优化的实验条件下,检测抗坏血酸的线性范围为0.25~16 uM,检出限为36 nM. 相对标准偏差为2.5%(10 uM, n=11). 该探针可用于维生素C药片和人血浆中抗坏血酸的快速、灵敏和选择性检测.     

一种基于DPA识别基团的可视化检测锌离子的荧光增强型探针

以N,N-二（2-吡啶甲基）胺（DPA）为识别基团,设计合成了一种用于检测Zn²⁺的荧光增强型探针WN,在CH₃CH₂OH/Tris-HCl（1：9,V/V,pH=7.4）缓冲溶液中研究了它对Zn²⁺的识别特性。实验结果表明,WN对Zn²⁺有较高的选择性和灵敏度,它们之间的结合比为1：1,对Zn²⁺的检出限为1.14×10^-8mol·L^-1。WN能够快速地可视化检测Zn²⁺,在HeLa活细胞中对Zn²⁺的荧光显微成像表明WN可应用于生物体的检测。     

一种基于DPA识别基团的可视化检测锌离子的荧光增强型探针

以N,N-二(2-吡啶甲基)胺(DPA)为识别基团,设计合成了一种用于检测Zn2+的荧光增强型探针WN,在CH3CH2OH/TrisHCl(1∶9,V/V,pH=7.4)缓冲溶液中研究了它对Zn2+的识别特性。实验结果表明,WN对Zn2+有较高的选择性和灵敏度,它们之间的结合比为1∶1,对Zn2+的检出限为1.14×10-8 mol·L-1。WN能够快速地可视化检测Zn2+,在HeLa活细胞中对Zn2+的荧光显微成像表明WN可应用于生物体的检测。     

一种可视化检测硫化氢的苯并噻唑类荧光增强型探针

以叠氮基为识别基团,合成和表征了一种苯并噻唑类荧光增强型硫化氢探针(FL),并研究了它的光谱性质.实验结果表明,FL对硫化氢有较高的选择性和灵敏度,且响应快速,抗干扰能力强,细胞毒性低,它的检出限度为8.78×10-7 mol·L-1,在He La活细胞和各种水体样品中对硫化氢的检测表明FL具有潜在的应用价值.     

A Benzodithiophene‐Based Fluorescence Probe for Rapid Detection of Fluoride Ion

A novel and simple fluorescence probe was synthesized from benzo[1,2‐b:4,5‐b′]dithiophene (BDT) and trimethylsilylethyne via Sonogashira reaction, and showed highly selective and sensitive fluorescence decreasing response towards F^?. The probe molecule turned to a weakly fluorescent terminal alkyne moiety because its trimethylsilyl (TMS) group was cleaved by fluoride, which was proved by ¹H NMR titration. Whereas no distinct fluorescent changes were observed with the addition of other anions, such as Cl^?, Br^?, I^?, AcO^? and H₂PO₄^?. Upon the addition of F^?, the maximum fluorescence emission wavelength shifted from 460 nm to 450 nm with a decrease of fluorescence intensity by 40% within 20 s. Moreover, the detection limit towards F^? was calculated to be as low as 73.5 nmol/L.     

基于DCI的近红外探针和微信小程序的便携式荧光传感平台用于ONOO- 的分析检测

该研究设计并合成了一种基于吡喃腈类（DCI）荧光衍生物的近红外探针1a用于特异性检测ONOO-。该探针本身具有橙色荧光,经ONOO- 刺激后,探针的苯硼酸频哪醇酯结构脱落,母体分子的内电荷转移（ICT）效应恢复,使得荧光发射增强,荧光颜色由橙色变为红色。此外,探针1a具有良好的选择性和抗干扰能力,检出限低至97 nmol/L。同时,通过自主开发的微信小程序“色度采集（Colorimetric acquisition）”配合探针1a评估色度与ONOO- 浓度的相关性,搭建了可对外源性ONOO- 检测效果进行智能评估的简易检测平台,该检测平台有望成为便携智能检测环境中有害物质的简易分析工具。该文利用近红外染料开发的探针1a可用于ONOO- 的检测,为智能化检测有害物质提供了新的参考。     

基于邻苯二胺氧化反应的生物分子比色/荧光探针

邻苯二胺(OPD)易被多种氧化剂氧化生成黄色荧光物质2, 3-二氨基吩嗪(OPDox),这一独特响应机制为反应型比色/荧光探针的设计提供了思路。基于OPD氧化反应的比色/荧光探针已被广泛应用于金属离子和有机小分子的检测中。近年来,由于该类探针灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强,在对细胞和组织内生物分子的识别方面备受青睐。本文综述了近年来(2014～2021年)基于OPD氧化反应的比色/荧光探针对生物硫醇、活性氧、尿酸、酶、抗原等重要生物分子检测的研究进展,并对此类探针的应用问题和发展前景进行了评述。