Angew. Chem. :小分子苯并酚硒唑衍生物用于多亚细胞生物分子分析

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在香港大学化学系和中国香港中文大学物理系的研究团队合作下,作者开发了一种新型的小分子苯并酚硒唑衍生物,用于多亚细胞生物分子的定位和分析。这些衍生物,又可以称为含硒的尼罗蓝(SeNB)化合物,通过近红外光激活并在丙炔胺存在下产生单线态氧,实现了对活细胞中RNA和蛋白质的选择性标记。这种方法的独特之处在于它对细胞器膜的偏好,这一点通过体外实验、计算模拟和细胞内检测得到了系统的研究和验证。



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SeNB衍生物在活细胞中邻近标记示意图

作者的研究显示,SeNB衍生物不仅可以在不需要基因编辑的情况下进行高效标记,而且其标记过程不需要洗涤步骤,简化了实验流程。这些特性使得SeNB衍生物将特别适合用于复杂生物系统中生物分子的精确定位,对于深入理解细胞功能和病理状态具有重要的科学意义。此外,这种新型标记技术的引入,为作者提供了一种强大的工具,以高空间和时间分辨率研究细胞内RNA和蛋白质的动态分布,这在传统的离心分离和荧光成像技术中是难以实现的。


通过对SeNB衍生物的多种改造,作者成功地调控了它们在细胞中的分布和活性,进一步扩展了这种技术的应用范围。例如,通过引入特定的亲脂性或带电基团,作者能够促使这些分子更倾向于累积在特定的细胞器如线粒体或内质网中。这种定制化的设计不仅提升了标记的选择性,也加深了作者对细胞器间交互作用的理解。据转录组数据分析,定位于内质网的SeNB-ER小分子特异性标记了线粒体轻链DNA编码的RNA。这一现象并没有在作者之前的关于线粒体相关近接标记的研究中有所体现。作者设想这些线粒体编码的RNA可能是以与膜相关的方式处理,或以依赖膜的方式从线粒体往外运输,用于生物降解或其他生物功能。

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SeNB-ER在活细胞中邻近标记方法及转录组数据分析

此外,作者在实验中观察到,SeNB衍生物在细胞中的应用不仅限于静态的定位标记。在动态的细胞过程中,例如细胞分裂,这些小分子工具显示出了跟踪关键生物分子变化的潜力。这为研究细胞生物学中未解决的问题提供了新的视角和方法。


综上所述,通过这项研究,作者不仅开发了一种新的生物分子标记技术,而且还通过深入研究其在多种细胞状态下的表现,拓宽了作者对细胞内复杂生物过程的认识。SeNB衍生物的开发,标志着小分子邻近标记技术在生物医学研究中的一个重要进步,有望应用于早期疾病诊断和新型治疗策略的开发。作者相信,SeNB衍生物将为未来的生物医学研究提供有力的工具,促进从分子层面上理解疾病机制,以及开发针对特定细胞过程的治疗方法。

文信息

Small-Molecule Benzo-Phenoselenazine Derivatives for Multi-Subcellular Biomolecule Profiling

Han Jia, Jinghua Han, Yajing Qi, Jie Liu, Yuen Ting Leung, Yau Hei Tung, Dr. Yuanyuan Chu, Prof. Dr Tong Wang, Dr. Yi-Man Eva Fung, Prof. Dr. Yi Wang, Prof. Dr. Ying Li


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202419904




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