Design of fluorescent probes for dynamic analysis of polysufides and proteins modified by polysulfidation

用于动态分析多硫化物和多硫化修饰蛋白质的荧光探针设计

• 批准号: 20K07006
• 负责人: 前田 初男
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hyogo Medical University (2022)Hyogo University of Health Sciences (2020-2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K07006/
• 关键词: ポリスルフィド; ポリスルフィド化タンパク質; FRET型蛍光プローブ; 二波長型蛍光プローブ; 蛍光プローブ; 硫化水素; 二硫化二水素; 活性酸素種; バイオイメージング; 可視化計測

前年までに、3’-O-(2-nitrobenzenesulfonyl)-fluoresceinがポリスルフィド（H2Sn, n≧2）蛍光プローブと機能することを見出している。しかし、細胞内のH2Snおよびポリスルフィド化タンパク質の動態を解析するためには、選択性だけでなく定量性のより高いレシオメトリーに資する蛍光プローブの開発が不可欠である。そこで、FRET型蛍光プローブの設計開発に着手した。その候補化合物として、まず、7-hydroxycoumarin-4-acetic acidとO-(2-nitrobenzenesulfonyl)-rhodolとの複合体1に着目した。クマリン部位の吸収波長335 nmを励起光として用いても1は蛍光を示さなかった。しかし、H2S2を添加すると、濃度依存的に540 nmの蛍光が増大し、FRET型蛍光プローブとして機能することを見出した。蛍光プローブ1はH2Sn以外の活性硫黄種や活性酸素種には応答を示さず、H2Snに対して高選択的であった。また、1のクマリン部位の水酸基をアセチル化した2は細胞内への透過性も高く、HeLa細胞内のH2Snを高感度に検出できた。しかし、1はFRET型蛍光プローブとして特性を有するが、レシオメトリーには利用できなかった。そこで、7-hydroxycoumarin-3-carboxylic acidとO-(2-nitrobenzenesulfonyl)-rhodolとの複合体2を合成し、その蛍光特性を評価した。その結果、クマリン部位の吸収波長410 nmを励起光として用いると、2自身は470 nmに蛍光応答を示し、H2S2を添加すると濃度依存的に470 nmの蛍光が減少するとともに540nmの蛍光が増大した。つまり、2がFRET二波長型H2Sn蛍光プローブとしてレシオメトリーに活用できることが明らかとなった。

到上一年，已经发现3'-O-（2-硝基苯甲磺酰基） - 荧光素功能具有多硫化物（H2SN，n≧2）荧光探针。但是，为了分析细胞内H2SN和多硫化蛋白的动力学，不仅对选择性，而且对较高定量比例的荧光探针的发展也是必不可少的。因此，我们开始设计和开发FRET型荧光探针。作为该候选化合物，我们首先专注于7-羟基丙糖蛋白-4-乙酸和O-（2-硝基苯苯甲磺酰基）-Rhodol的复合物1。即使在激发灯时，香豆素位点的吸收波长为335 nm，也没有荧光。但是，发现添加H2S2以浓度依赖性方式在540 nm处增加荧光，并用作FRET型荧光探针。荧光探针1对H2SN以外的活性硫或活性氧没有反应，并且对H2SN具有很高的选择性。此外，2在香豆素位点1的乙酰化羟基对细胞高度渗透，并且可以以高灵敏度检测到HeLa细胞中的H2SN。但是，尽管1具有作为FRET型荧光探针的性能，但不可用于比率法。因此，合成了7-羟基丙糖蛋白-3-羧酸和O-（2-硝基苯甲磺酰基） - rhodol的复合物2，并评估了其荧光性能。结果，当使用在香豆素位点的410 nm的吸收波长作为激发灯时，两者本身在470 nm处显示出荧光响应，当添加H2S2时，浓度依赖性方式的荧光在470 nm处降低，荧光在540 nm时增加。换句话说，已经揭示了2个可以在比率测量中用作FRET双波长H2SN荧光探针。

项目成果

2-nitrobenzenesulfonyl基を保護基としたFRET型多硫化水素蛍光プローブの開発

以2-硝基苯磺酰基为保护基团的FRET型多硫化氢荧光探针的研制

• 发表时间: 2023
• 作者: 塚本効司;島袋翼;前田初男
• 通讯作者: 前田初男

3’-O-(2-Nitrobenzenesulfonyl)- fluorescein as a Fluorescent Probe for Hydrogen Polysulfides by Straightforward One-Step Deprotection

3’-O-(2-硝基苯磺酰基)-荧光素作为多硫化氢荧光探针，通过简单的一步脱保护

• DOI: 10.1002/anse.202200084
• 发表时间: 2022
• 期刊: Analysis & Sensing
• 作者: Koji Tsukamoto;Hikaru Ohsawa;Ryousuke Nishiyama;Hatsuo Maeda
• 通讯作者: Hatsuo Maeda