一种具有pH响应性的溶酶体/线粒体双色荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，公开了一种具有pH响应性的溶酶体/线粒体双色荧光探针及其制备方法和应用，该溶酶体/线粒体双色荧光探针化合物的结构式如式(I)所示：所述A

【技术实现步骤摘要】
一种具有pH响应性的溶酶体/线粒体双色荧光探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物
，尤其是涉及一种具有pH响应性的溶酶体/线粒体双色荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]线粒体和溶酶体是真核细胞内两个重要的细胞器，它们在生理或病理状态下均会存在相互作用，包括线粒体
‑
溶酶体融合(即线粒体自噬)和线粒体
‑
溶酶体接触。而这些相互作用是真核细胞中维持细胞稳态的重要过程，与神经退行性疾病和癌症等相关。值得注意的是，线粒体和溶酶体具有截然不同的pH环境，当它们发生相互作用时，两个细胞器以及其周围环境的pH必然会发生复杂的变化，而通过可视化手段去研究线粒体和溶酶体相互作用时产生的pH变化，将有助于从新的角度去理解线粒体和溶酶体相互作用的动态变化，从而推动溶酶体和线粒体相互作用相关疾病的研究进一步发展。
[0003]然而，针对线粒体和溶酶体相互作用时pH变化的研究十分具有挑战性，而目前研究线粒体和溶酶体的相互作用的方法也鲜有报道。有报道同时用商用线粒体探针MitoTracker和商用溶酶体探针LysoTracker对线粒体和溶酶体相互作用进行研究的方法，但是用两种探针染色可能会存在相互干扰、在细胞内代谢不同、花费大量时间摸索染色条件等问题。此外也有报道使用小分子荧光探针双通道成像溶酶体和线粒体，其线粒体响应机理是依赖于荧光分子的化学反应基团与线粒体发生共价结合而显色，但并不能观察线粒体和溶酶体发生相互作用时的pH变化。
[0004]因此，专利技术一种具有pH响应性且可同时靶向溶酶体和线粒体并发出不同颜色荧光的荧光探针以实现同时区分并双色成像溶酶体和线粒体是现阶段本领域的研究目标。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种具有pH响应性的溶酶体/线粒体双色荧光探针及其制备方法和应用，该溶酶体/线粒体双色荧光探针化合物进入细胞后可同时靶向溶酶体和线粒体，并产生不同颜色的荧光。此外，本专利技术的荧光探针化合物还能够对不同的pH值作出响应。
[0006]本专利技术还提出了一种上述化合物的制备方法。
[0007]本专利技术还提出了一种荧光探针。
[0008]本专利技术还提出了上述的化合物或荧光探针在制备溶酶体和/或线粒体检测试剂中的应用。
[0009]本专利技术还提出了上述的溶酶体/线粒体双色荧光探针在制备研究溶酶体和线粒体相互作用检测试剂中的应用。
[0010]本专利技术的第一方面，提供了一种结构式如式(I)所示的化合物：
[0011][0012]所述A
‑
为N甲基化阴离子。
[0013]根据本专利技术实施例的化合物，至少具有如下有益效果：
[0014](1)本专利技术的化合物进入细胞后可同时靶向溶酶体和线粒体，并产生不同颜色的荧光，其中在溶酶体内的激发波长是405nm，发射波长为555nm，能使显示出绿色荧光；在线粒体内的激发波长是561nm，发射波长为595nm，能使线粒体显示出红色荧光。
[0015](2)本专利技术的化合物具有优异的pH致色的能力，在pH为酸性的溶酶体内，化合物的酚羟基应电离程度低，导致推电子效应下降，发射绿色荧光；然而在pH为弱碱性的线粒体内，化合物的酚羟基解离程度大幅提高，使氧原子电子密度升高，推电子效应上升，吸收和发生的波长发生红移，发射红色荧光。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述N甲基化阴离子选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、ClO4‑
、TfO
‑
、TsO
‑
或BF4‑
。
[0017]优选地，所述N甲基化阴离子选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
中的一种。
[0018]更优选地，所述N甲基化阴离子为Br
‑
。
[0019]当所述A
‑
为Br
‑
时，所述化合物的化学名为(E)
‑1‑
(2
‑
carboxyethyl)
‑2‑
(4
‑
hydroxy
‑
3,5
‑
dimeth oxystyryl)
‑
3,3
‑
dimethyl
‑
3H
‑
indol
‑1‑
ium，简称为INSA，其化学结构式如式(Ⅱ)所示：
[0020][0021]本专利技术提供的化合物是以1
‑
(2
‑
羧乙基)
‑
2,3,3
‑
三甲基
‑
3H
‑
吲哚环阳离子环和丁
香醛拼接而成的荧光分子，该荧光分子具给电子基团(D)和吸电子基团(A)形成D
‑
π
‑
A构型，是典型的具有扭曲的分子内电荷转移发光机制的探针分子。同时由于酚羟基与季铵阳离子远程共轭使得该酚羟基的解离程度与所述化合物的共轭体系密切相关，以致该酚羟基赋予了所述化合物pH致色的能力，可作为所述化合物的pH响应基团。
[0022]此外，本专利技术提供的化合物具有独特N
‑
羧乙基吲哚阳离子环，一方面该结构能使其通过内吞作用靶向溶酶体，另一方面该结构为典型的正电荷线粒体靶向基团，使其能够同时靶向线粒体。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，当A
‑
选自Cl
‑
、I
‑
、ClO4‑
、TfO
‑
、TsO
‑
或BF4‑
时，其获得的探针与INSA探针具有相当的效果，在制备过程中可以在INSA探针的基础上通过离子交换得到。
[0024]本专利技术的第二方面，提供了一种上述化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0025]将化合物2与4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二甲氧基苯甲醛，反应后即得；其中，所述化合物2的结构式如式(V)所示：
[0026][0027]所述A
‑
为N甲基化阴离子；
[0028]优选地，所述N甲基化阴离子选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、ClO4‑
、TfO
‑
、TsO
‑
或BF4‑
。
[0029]根据本专利技术实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：本专利技术的化合物制备方法简单、成本低廉，且制得的化合物产品结构稳定，便于储存，适用于工业化生产。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述反应在第一溶剂中进行，第一溶剂选自乙醇、乙腈、正丁醇中的至少一种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化合物，其特征在于，所述化合物的结构式如式(I)所示：所述A
‑
为N甲基化阴离子。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，所述N甲基化阴离子选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、ClO4‑
、TfO
‑
、TsO
‑
或BF4‑
。3.一种如权利要求1或2所述的化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将化合物2与4
‑
羟基
‑
3,5
‑
二甲氧基苯甲醛混合，反应后即得；其中，所述化合物2的结构式如式(V)所示：所述A
‑
为N甲基化阴离子；优选地，所述N甲基化阴离子选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
、ClO4‑
、TfO
‑
、TsO
‑
或BF4‑
。4.根据权利要求3所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈修财，谭嘉恒，王键，唐贵雪，邵文，陈硕斌，黄志纾，刘培庆，
申请(专利权)人：广州中大南沙科技创新产业园有限公司，
类型：发明
国别省市：