检测活细胞内蛋氨酸亚砜还原酶活性的小分子荧光探针的构筑及生物应用

Methionine Sulfoxide Reductases （Msrs）are well-known antioxidant and protein repair enzymes, and have been implicated in a variety of cellular signaling pathways. The current Msrs activity assays are impractical due to the cumbersome sample pretreatment, and are not suitable for monitoring the activity of Msrs in living cells. In this project, we plan to develop novel small molecule fluorescent probes with specificity for Msrs. The design strategy of the probes is based on the enzymatic convertion of methionine sulfoxide to the corresponding methyl sulfide by Msrs and the intramolecular charge transfer (ICT) sensing mechanism. We expect our probes would be ideal for monitoring Msrs activity in living cells and screening inhibitors, and would facilitate understanding the physiological function of Msrs in vivo.

蛋氨酸亚砜还原酶（Methionine Sulfoxide Reductases，Msrs）是一类很好的抗氧化酶和蛋白修复酶，与细胞内众多信号途径相关。现有的Msrs活性检测方法存在仪器普及性不强、样品处理复杂、操作繁琐等缺点，而且只能用于体外酶的活性检测。迄今，还没有关于活细胞内蛋氨酸亚砜还原酶活性实时检测方面的报道。本项目依据Msrs可以催化还原某些甲基亚砜化合物的原理，及荧光探针的分子内电荷转移（ICT）的发光机理，首次提出了用于Msrs活性检测的小分子荧光探针的设计、合成的思路，并且期望能直接应用于活细胞内Msrs活性的实时检测及抑制剂的筛选，预期我们设计的小分子探针将会极大促进和方便对Msrs生理功能的深入研究。

本项目针对传统的蛋氨酸亚砜还原酶（Msrs）检测方法存在仪器普及性不强、样品处理复杂、操作繁琐等缺点，而且只能用于体外酶的活性检测。依据Msrs可以催化还原某些甲基亚砜化合物的原理，及荧光探针的分子内电荷转移（ICT）的发光机理，合成了20余个以萘酰亚胺、BODIPY、吲哚菁、香豆素等荧光基团为发光团，甲基亚砜为识别基团的小分子化合物库。经过筛选得到了多个能用于实时检测蛋氨酸亚砜还原酶活性的荧光探针(Msr-blue,Msr-TMFCM,Msr-Ratio)，并实现活细胞内Msrs活性的实时检测，并利用探针研究了蛋氨酸亚砜还原酶功能散失与疾病的内在联系。建立了一套简单而快速检测活细胞内的蛋氨酸亚砜还原酶活性的方法。设计合成了含有甲基亚砜的小分子库，作为Msrs抑制剂，利用Msrs探针构了建快速筛选蛋氨酸亚砜还原酶抑制剂的方法。筛选的Msrs探针将会极大促进和方便对Msrs生理功能的深入研究。并发表SCI研究论文5篇（Chem.Sci., Sens. Actuators B, etc.），招收在读硕士研究生2名，协助培养研究生3名。初步完成各项预定目标。