【创新前沿】Angew报道可激活型红色荧光和NIR-II荧光双通道探针用于研究细胞内NO与H2S动态交替变化

细胞中的NO和H₂S是两种重要的信号分子，它们独自起着重要的生理与病理作用。进一步地研究表明它们之间存在着复杂的交互关系，通过相互作用调控重要的生理功能。近日，我校赵春常教授课题组与樊春海院士研究组李江教授在实时、动态监测细胞内NO和H₂S的交互关系研究取得重要进展，相关成果以“Probing the Intracellular Dynamics of Nitric Oxide and Hydrogen Sulfide Using an Activatable NIR II Fluorescence Reporter”为题发表于Angew.Chem.Int.Ed. (Angew.Chem.Int.Ed.2021,10.1002/anie.202015650.)。

目前，已知的荧光探针以HNO作为识别目标（NO和H₂S化学反应的活性中间体）。但HNO不能准确呈现NO和H₂S在生物体内的复杂相互作用，进而无法实现实时、动态监测细胞内NO和H₂S在信号转导过程中交互关系。为了直接探究其交互作用，研究人员充分利用近红外二区荧光的优越性，构建了一种原位、实时检测细胞内研究活细胞中NO和H₂S动态变化的双通道探针。该探针利用可重复循环的S-亚硝基化和去亚硝基化反应，使NO和H₂S动态变化可视化。该工作为研究NO和H₂S的交互作用提供了一种实时、高效的新方法。   

研究人员利用分子工程，在近红外荧光团BODIPY类染料上，分别引入H₂S、NO的特异性响应的功能团，构建了双激活响应的荧光探针BOD-NH-SC。该探针几乎没有初始荧光，可先后与NO、H₂S反应分别生成具有红色荧光的BOD-NO-SC和具有NIR-II荧光的BOD-NO-SH。而BOD-NO-SH亦能与NO反应得到同样具有红色荧光的BOD-NO-SNO，并可再次被H₂S转变生成BOD-NO-SH。正是基于BOD-NO-SNO和BOD-NO-SH之间快速的、可重复循环的S-亚硝基化和去亚硝基化作用，实时在线实现了两种信号分子交互关系的可视化研究。   

综上所述，作者构建了一种对NO、H₂S都能呈现Turn-on式响应，并利用迅速且可重复循环的S-亚硝基化和去亚硝基化反应，使生物体系内的NO、H₂S交替动态变化过程可视化的新型荧光探针。该工作首次实现了用单一荧光探针监测生物体系内NO和H₂S的交替存在，为研究细胞内NO-H₂S相互作用及相关细胞效应提供了一种实时、直观且高效的新方法。  

博士生朱天立、任宁为第一作者，赵春常教授和李江教授为通讯作者，工作得到了田禾院士的悉心指导。研究成果得到了国家自然科学基金、上海市市级科技重大专项等项目资助。