亚细胞定位硫氮酸（HSNO）荧光探针的设计与合成

RSS (Reactive Sulfur Species) and RNS (Reactive Nitrogen Species) signaling act as an important regulator of physiological and pathophysiological outcomes. Hydrogen sulfide (H2S) and nitric oxide (NO) are two common endogenous signaling molecules, which play an important pathophysiological role in organisms. It is of great scientific significance to study the interaction between the two species. Notably, thionitrous acid (HSNO), the simplest S-nitrosothiol, has been recognized as cross-talk between NO and H2S. Because the HSNO signaling is complicate, dynamic biological activities, the fast, in situ and real-time detection of HSNO is very important and even crucial to the research of redox signaling processes. To the best of our knowledge, there still has not been realized. This project will utilize the dual-nucleophilic nature of HSNO structure to design and synthesize a series of novel fluorescent probe molecules for HSNO detection based on nucleophilic addition/substitution reactionss, and test their applications in the real-time distribution of HSNO in different subcellular fraction by confocal laser imaging. The results of this project may provide powerful tools for the study of RSS and RNS signal transduction and related disease diagnosis.

活性硫和活性氮信号转导在生物体内的生理和病理活动中起了重要的调节作用。硫化氢和一氧化氮是两种常见的内源性信号分子，在生物体内发挥着重要的病理生理作用，研究二者之间的相互作用具有重要科学意义。硫氮酸（HSNO）是硫化氢和一氧化氮信号转导的交叉体，是最简单的S-亚硝基硫醇。细胞内HSNO的快速、原位、实时荧光检测对细胞内相关的信号转导研究至关重要，但是尚未见报道。本项目将利用HSNO结构的双亲核性，设计并合成基于亲核加成/取代反应的系列新型用于HSNO检测的荧光探针分子，对其识别效果进行测试与评估，并利用激光共聚焦成像技术，探索其在不同亚细胞结构中HSNO的实时分布。本项目的研究结果将为研究活性硫和活性氮信号转导以及相关疾病诊断提供有力工具。

硫氮酸（HSNO）是硫化氢（H2S）和一氧化氮（NO）信号转导的交叉体，是最简单的S-亚硝基硫醇，在生物体细胞信号转导和氧化应激过程中发挥着重要的作用。本项目致力于亚细胞器定位的HSNO荧光探针的设计与开发，按照研究计划开展了相关研究。1、基于H2S和NO的串扰产生HSNO的特殊化学性质，首先合成了一系列高效亚细胞器定位的次硝酸（HNO）和H2S的荧光探针，筛选出在生理条件下具有高选择性和高灵敏性的荧光探针，并对该类探针的生物毒性和细胞成像进行了深入研究；2、我们开发了一系列双功能荧光探针，成功用于评价H2S在氧化应激过程中的作用；3、我们开发出基于萘酰亚胺衍生物的用于HSNO检测的荧光探针（P1），P1本身在PBS溶液体系中具有微弱的荧光，当与HSNO发生特异性反应后，生成具有强烈荧光的产物。探针P1能够对HSNO实现专一性识别，抗干扰性强，灵敏度高，最低检出限为0.36 μM。探针P1识别HSNO后荧光发射波长在可见光区内、斯托克斯位移大（130 nm）使得荧光探针P1具有背景干扰低、对生物样品的光损伤小、样品穿透性强等优点，在生理和病理微环境下探测HSNO具有广阔的应用前景。此外，在本项目的支持下，我们对研究内容进行了丰富和拓展，开发了一系列用于氧化应激成像的荧光探针，为研究生物体氧化应激过程中相关分子的变化提供了新型的研究工具。