Glutathion S-transferasen (GST) is een van de belangrijkste fase II-ontgiftingsenzymen. Het bereikt ontgifting door de nucleofiele aanval van glutathion (GSH) op het elektrofiele centrum van het doelsubstraat te katalyseren, het verhogen van de hydrofiliciteit om het transport en exocytose te vergemakkelijken.

In vergelijking met normale tegenhangers, GST wordt vaak tot overexpressie gebracht bij verschillende vormen van kanker, en wordt dus beschouwd als een belangrijke marker voor multiresistente kankers. Dankzij hun diepere penetratie, lagere achtergrondfluorescentie, en handige in vivo beeldvorming, nabij-infrarood (NIR) fluorescerende sondes vertonen een hogere uitvoerbaarheid.

Onlangs, De groep van prof. Han Keli en de groep van prof. Piao Hailong van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen en hun medewerkers ontdekten dat de holistische herkenningsprestaties van een fluorescerende sonde voor GST niet alleen werden gereguleerd door de herkenningseenheid in de traditionele betekenis, maar ook nauw verwant aan de elektronendeficiëntie van de fluorofoor.

Deze studie is gepubliceerd in Chemische Wetenschappen op 21 september.

De wetenschappers introduceerden de NIR fluorofoor HCy met een positieve lading om de originele twee-foton fluorofoor NI te vervangen door de reeks ongewijzigde herkenningseenheden. Ze ontdekten dat alle op HCy gebaseerde sondes een sterkere reactiviteit vertoonden dan de overeenkomstige op NI gebaseerde.

"We geloofden dat dit fenomeen voortkwam uit de hogere elektronendeficiëntie van de fluorofoor, behalve de hogere hydrofiliciteit, " zei prof. Han.

De resulterende praktische sondes in de HCy-serie waren die met zwakkere elektronenzuigende herkenningseenheden in vergelijking met NI3, waardoor de positie 4 een sterkere -CN kreeg. Dit vernietigde -CN als de hoofdsleutel voor alle praktische GST-sondes in eerdere literatuur.

In de tussentijd, onder het signaalversterkende effect van dit fenomeen, het selectiviteitsonderscheid naar verschillende GST-iso-enzymen veroorzaakt door het reactiviteitsverschil van de receptoreenheden kon nu worden onderscheiden. Daaropvolgende beeldvorming resulteert in cellen, weefsels en levende muizen bevestigden de bruikbaarheid van HCy2 en HCy9 voor het detecteren van GST.

Aanvullend, hoewel de fluorescerende detectie van NIR-sondes als moeilijk te moduleren werd beschouwd door foto-geïnduceerde elektronenoverdracht (PET), onderzoekers bewezen dat het detectiemechanisme voor op HCy gebaseerde sondes inderdaad PET is, en de eletrofiliciteit zou op zijn beurt ook de efficiëntie van fluorescentiedetectie beïnvloeden.

Dit werk biedt een nuttige inspiratie en referentie voor het volledig ontwerpen van fluorescerende sondes.