科學家開發出光脫籠鄰近標記技術

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員張麗華、研究員趙群與研究員劉宇研究員合作，開發了非極性環境敏感的光脫籠標記化學反應技術，應用于人類病理組織中脂滴互作蛋白質組的鄰近標記與解析。相關成果發表在《美國科學院院刊》上。

光脫籠化學反應因其時空可控性，可精準釋放光籠分子中含有的光敏化學基團。因此，光籠分子在藥物控釋、靶標捕獲、局部成像等多種生物醫學場景中應用廣泛。然而，現有光籠分子主要適用于高極性水環境，難以滿足細胞內多元理化微環境的需求。因此，如何理性設計并調控光脫籠化學反應的極性敏感度，仍是一個有待深入研究的基礎科學問題。

本研究中，團隊以氨基苯醌光籠分子骨架為基礎，系統性研究了取代基環大小、位阻效應、電子效應對光解動力學的影響，重點考察了光脫籠反應的極性依賴性。團隊通過上述結構調控，將光籠分子的脂/水環境反應動力學選擇性提升20.2倍。進一步，團隊通過光化學表征與理論計算證明，質子性溶劑通過激發態質子轉移過程抑制其光解速率，揭示了脂/水環境選擇性的分子機制。

基于新型光籠分子的反應特性，團隊構建了具有低極性選擇性的組學分析靶標探針，在脂滴微環境中選擇性釋放親核捕獲和富集基團，原位標記脂滴互作蛋白質組。通過蛋白質組學定量分析技術，團隊證明新型光籠分子在捕獲脂滴蛋白方面優于普通光籠分子。在人類病理組織切片應用中，研究團隊利用該探針成功鑒定了脂滴生物標志物和互作蛋白質組，揭示了脂滴與多種亞細胞器之間具有高度互作。

該工作系統闡釋了如何化學調控光籠分子的激發態行為，實現了光脫籠化學反應動力學的極性依賴性，為理性設計環境敏感的光籠生物探針提供了新思路。

相關論文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2420861122