针对于该限制,Melissa Y Lucero等人初次开发出酶活性检测探针,通过光声成像,可选择性检测MGL和FAAH的酶活性。之所以使用光声,是因为成像深度大,且信号在动物体内扰动少,因而可以获得深达10厘米的微米精度成像。而其选择性来自于不同基团的降解:尽管使用同一个显影剂分子,但作者通过酯键将AA接在显影剂上,使其用于检测MGL酶活性;通过肽键将AA接在显影剂上,用于检测FAAH酶活性。同时,为了保证探针高效稳定,作者在显影剂分子设计中加入半菁染料(Hemicyanine dye,HD,能使感光材料增加感光性的一类染料,也称为增感染料)提高信号强度(图1)。
图1 选择性高效显影剂设计思路:a) MGL选择性显影剂PA-HD-MGL;b) FAAH选择性显影剂:PA-HD-FAAH。其中1为青色素(Cyanine),
经过反应会以半菁染料的结构留在显影剂中,2、3分别为针对MGL和FAAH的光声显影剂化学结构
测试结果
作者首先进行了两种探针的表征。经过半菁染料修饰的显影剂2、3(见图1)分别在入射光波长740 nm和730 nm处达到光声信号高峰,而修饰了花生四烯酸的显影剂PA-HD-MGL和PA-HD-FAAH则在整个近红外波长范围内都只有微弱的光声信号。因此,MGL和FAAH通过降解相应的显影剂,就能分别获得7.29和4.15倍的光声信号强度(图2),达到选择性检测目的。
图2 体外测试结果:a)探针信号检测结果;b、c)探针在近红外区段的光声信号强度;d、e)探针在不同酶环境下的特异性降解测试
最后,作者也进行了细胞和动物肥胖模型实验。并成功观察到肥胖小鼠体内MGL和FAAH含量的大幅增加(图3)。
图3 在肥胖小鼠模型中进行MGL、FAAH含量测定:左图为MGL含量在低脂与高脂饮食小鼠体内的信号强度对比;
右图为FAAH含量在低脂与高脂饮食小鼠体内的信号强度对比
小结
作者通过巧妙的化学结构设计,使得定量、选择性测定MGL、FAAH酶活性成为可能。并为肥胖者体内两种酶含量较正常人更高的理论提供数据支持。
参考文献:
[1] M Y Lucero, S H Gardner, A K Yadav, et al., Angewandte Chemie International Edition 2022 (DOI: 10.1002/anie.202211774)
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