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Angew：西工大黃維院士團(tuán)隊(duì)FRET小分子猝滅劑最新進(jìn)展
來(lái)源：西北工業(yè)大學(xué) 2022-07-25
導(dǎo)讀：近日，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院（柔性電子前沿科學(xué)中心）首席科學(xué)家黃維院士團(tuán)隊(duì)與空軍軍醫(yī)大學(xué)合作，在FRET小分子猝滅劑領(lǐng)域以“Small Molecule Quenchers for F?rster Resonance Energy Transfer: Structure, Mechanism and Applications”為題，在國(guó)際頂級(jí)期刊Angewandte Chemie International Edition（德國(guó)應(yīng)用化學(xué)）上發(fā)表綜述文章。黃維院士、李林教授和空軍軍醫(yī)大學(xué)助理教授張偉為本文的共同通訊作者，博士生方斌、博士后沈玉和副教授彭勃為共同第一作者。
高保真的熒光探針開(kāi)啟是檢測(cè)生理過(guò)程、疾病診斷和生物學(xué)研究的重要工具。隨著生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，目標(biāo)物的原位定點(diǎn)檢測(cè)對(duì)精確的光學(xué)生物成像提出了更高的要求。F?rster共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）是設(shè)計(jì)熒光開(kāi)啟探針并實(shí)現(xiàn)生化活性檢測(cè)最為廣泛使用的機(jī)制之一。猝滅劑（quenchers）通常指通過(guò)分子間的FRET機(jī)制將能量迅速而有效地從激發(fā)的熒光團(tuán)轉(zhuǎn)移到猝滅劑，以非輻射方式返回基態(tài)，而過(guò)程中沒(méi)有任何光子輻射的一類分子。小分子猝滅劑已被廣泛用作FRET探針的受體，其可有效降低本底熒光信號(hào)的干擾，提高檢測(cè)靈敏度，用于監(jiān)測(cè)各種生理過(guò)程，如生物酶分析、肽和蛋白質(zhì)折疊動(dòng)力學(xué)研究、體內(nèi)多色分析、預(yù)測(cè)分子間的距離，生物標(biāo)記物實(shí)時(shí)成像等。圖1.小分子猝滅劑的類型和基于FRET傳感分析設(shè)計(jì)。該文章系統(tǒng)介紹了基于FRET原理的熒光探針設(shè)計(jì)中常用的猝滅劑，并對(duì)其光物理性質(zhì)、猝滅劑理以及相應(yīng)的生物學(xué)應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)，猝滅劑被進(jìn)一步分為偶氮基猝滅劑（ABQs），羅丹明基猝滅劑（RBQs），花菁基猝滅劑（CBQ），及商用猝滅劑DNP & NBD，DYQs，ATTOs，BMNs，TQs，QXLs，DDQs，OQs，DQQs等等。著重討論了其中BHQ-1/2/3、BBQ 650、QSY7/9/21、IRDye QC-1、DNP、ATTO 575、BMN-Q535、TQ2、QXL 520、DDQ I、OQ A/B、IBFQ等“黑洞”猝滅劑。圖2.總結(jié)常見(jiàn)熒光團(tuán)與猝滅劑類型。同時(shí)，文章回顧FRET基本理論、FRET滿足的條件及基于生物實(shí)驗(yàn)的FRET設(shè)計(jì)方案。光譜重疊是FRET對(duì)選擇的主要考慮因素，對(duì)于不同的分析事件需求，可以根據(jù)FRET信號(hào)強(qiáng)度確定FRET分析標(biāo)準(zhǔn)曲線。對(duì)常用熒光團(tuán)和猝滅劑的光譜進(jìn)行了全面概述，總結(jié)熒光團(tuán)的發(fā)射波段和猝滅劑的吸收帶。基于不同類型猝滅劑和熒光團(tuán)的光學(xué)特性，作者為合理設(shè)計(jì)和選擇合適的熒光團(tuán)-猝滅劑配對(duì)提供了參考建議，旨在幫助化學(xué)及生物學(xué)家實(shí)現(xiàn)不同生物系統(tǒng)中的分析應(yīng)用。最后，作者討論了小分子猝滅劑及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中所面臨的挑戰(zhàn)及機(jī)遇，如FRET系統(tǒng)在近紅外成像體系、光熱/光動(dòng)力治療、光聲成像等新興領(lǐng)域的應(yīng)用，并希望通過(guò)該篇綜述推動(dòng)FRET探針在生物光學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)一步創(chuàng)新和臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐。圖3.常見(jiàn)猝滅劑的吸收光譜和分子結(jié)構(gòu)。本論文工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省科學(xué)技術(shù)廳和西北工業(yè)大學(xué)聯(lián)合研究基金、陜西省自然科學(xué)基金、西北工業(yè)大學(xué)博士論文創(chuàng)新基金的支持。文章鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207188。
參考資料：https://ife.nwpu.edu.cn/info/1181/4318.htm
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