~19F核磁共振探针用于体外和活细胞内弗林蛋白酶的活性检测

【摘要】磁共振成像(MRI)广泛应用于医疗诊断,已经成为研究各种生理活动最有效的手段之一。然而,由于生物样本的背景中存在大量的水质子,1HMRI存在对比度-噪声比低的缺陷。对于特定目标的成像,19F的高灵敏度(83%相对于’H),100%自然丰度以及生物体内几乎为零的背景信号,使得19FMRI成为很有前景的方法。根据ItaruHamachi等研究,含19F的分子组装成具有大分子量的聚集体时,其19FNMR波谱信号因横向弛豫严重变宽以致消失,并将此机制用于蛋白质和酶的检测。弗林蛋白酶在体内平衡,阿尔茨海默氏病,炭疽病,埃博拉发热以及癌症中起着重要作用。许多种癌症都高表达弗林蛋白酶,包括非小细胞肺癌,头部和颈部的鳞状细胞癌等。因此,弗林酶的过表达为某些癌症的早期发展检测提供了依据。它能够识别剪切特定的氨基酸序列Arg-X-Lys/Arg-Arg↓X,其中Arg是精氨酸,Lys是赖氨酸,X可以是任意氨基酸,↓表示酶切位点。本课题设计了基于肽段Arg-Arg-Val-Arg(RRVR)的氨基酸序列,且含有3,5-双(三氟甲基)苯甲酸(FMBA)的19F核磁共振探针1,以及其对照探针1-Scr。探针1能够被弗林蛋白酶特异性识别剪切,同时双硫键被细胞内谷胱甘肽(GSH)还原为巯基,得到的中间体发生缩合反应,生成具有亲脂性大环内核的二聚体,通过π-π；电子堆积自组装形成纳米粒子,导致19FNMR信号因横向弛豫而消失。本文详细阐述了探针的合成路线和方法,并使用HPLC进行纯化分析,高分辨基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(HR-MALDI-TOF/MS)和1H核磁共振波谱对合成的化合物进行表征。酶切缩合后,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨质谱、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)等手段对生成的纳米粒子进行了全面的表征。细胞摄取实验表明,设计的探针1能够进入细胞并自组装生成纳米粒子,导致19FNMR信号因横向弛豫而消失,实现了弗林蛋白酶的活性检测。预计该19F核磁共振探针今后可以应用于肿瘤细胞的早期检测。
【作者】王丁俐；
【导师】梁高林；
【作者基本信息】中国科学技术大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】弗林蛋白酶；自组装；纳米粒子；19F核磁共振；

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