线粒体定位型高选择性ATP荧光探针的构建

　　ATP（三磷酸腺苷）是生物体内不可缺少的生物大分子，在细胞呼吸、酶催化、能量和信号传递过程中起到关键的作用。线粒体是产生ATP的主要场所，ATP的含量变化必然会对线粒体的功能产生不可逆的影响。科学研究表明，线粒体的功能紊乱与心血管疾病、恶性肿瘤以及帕金森氏症等疾病密切相关。因此，发展一种可靠并能实时监控线粒体中ATP含量变化的荧光探针，对研究与线粒体受损的有关疾病的发病机制有着重要的意义。

　　随着ATP研究的深入，人们已经构建了许多检测ATP的荧光探针。毫无疑问，这些荧光探针为ATP的检测做出了重大的贡献。然而，这些荧光探针仍然存在两方面的问题亟待解决。一方面，几乎所有的荧光探针都难以定位线粒体，因而这些荧光探针只能用于检测细胞中ATP含量的变化，而无法检测线粒体中ATP含量的变化。另一方面，大多数荧光探针（如锌络合物荧光探针）只有一个识别位点且只能对生物阴离子的磷酸基团进行识别，所以这些荧光探针对ATP的识别具有较差的选择性。

图1. A. 荧光探针Mito-Rh荧光光谱图；B. 荧光探针Mito-Rh选择性图；C. 荧光探针Mito-Rh与ATP的反应机理图；D. 用荧光探针Mito-Rh和线粒体追踪绿染料染色的Hela细胞的共区域化荧光成像图：(a) 荧光探针Mito-Rh（红色通道）；(b) 线粒体追踪绿染料（绿色通道）；(c) a和b的叠加图；(d) 明场图；(e) 荧光探针Mito-Rh和线粒体追踪绿染料的荧光强度散点图；(f) 感兴区域的荧光强度曲线图；E. 实时监测线粒体中ATP变化的Hela细胞荧光成像图：(a) 0 min, (b) 5 min, (c) 10 min, (d) 15 min, (e) 荧光相对强度图

　　近日，湘潭大学化学学院的李春艳副教授课题组报道了高选择性的可实时监测线粒体中ATP含量的变化的荧光探针。他们利用罗丹明、二乙烯三胺和三苯基膦分别作为该荧光探针的荧光基团、识别基团和定位基团。该荧光探针能与ATP发生双识别共同作用（π-π堆积和氢键作用），使得该探针对ATP具有特异性检测识别功能。此外，该荧光探针可以精确地定位于线粒体中，并实现实时监控线粒体中ATP含量的变化。最后，通过改变探针的定位基团，这种高选择性的荧光探针有望应用于监测溶酶体、细胞膜等部位中ATP含量的变化。这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者是湘潭大学硕士研究生谭凯月。