近日，我院生命分析化学团队王进义、袁茂森等在《Journal of the American Chemical Society》发表了题为“A Dual-site Chemosensor for Monitoring •OH-Cysteine Redox in Cells and In Vivo”的研究论文，通过设计并合成了能够同时灵敏检测羟基自由基(•OH)与半胱氨酸(Cys)的双位点荧光传感器，对生命体中二者之间的氧化还原过程进行了监测，初步揭示了这两个生物活性物质在活性氧(ROS)平衡调控中所起的作用。化学与药学院硕士研究生康祖哲、博士研究生蒋晶晶和涂琴副教授为本论文共同第一作者，袁茂森教授、王进义教授，以及西北工业大学王东恩老师为本论文的共同通讯作者。
图1. 双位点荧光传感器对•OH和Cys的响应机制
在生命体中，ROS通过和抗氧化酶以及抗氧化剂之间的氧化还原反应保持着浓度平衡，其中•OH作为最活跃的活性氧之一与Cys的动态平衡关系对于维持这种生命体生理稳态起着至关重要的作用。因此实时监测这两种生物活性物种在细胞及组织内的生理过程与浓度变化对生命体活性氧自动调控机制研究意义重大。
本研究在酚噻嗪母核上引入•OH与Cys的特异性响应基团，通过与二者反应前后的不同荧光表现达到对它们的独立检测。此荧光传感器克服了其他检测方法在时空分布不均匀以及检测通道间存在串扰等一些缺点，实现了细胞与活体中•OH和Cys氧化还原过程的可视化。该研究进一步利用此传感器探索了由大肠杆菌(E. coli) 侵染和铁死亡诱导剂(Erastin)引发分别产生的活体小鼠与斑马鱼中•OH和Cys变化，研究了其氧化还原动力学反应。本研究提供了一个能可视化分析两个活性相反的生物物种浓度的检测工具，可为其他旨在深入研究生理和代谢过程的化学传感器的开发提供设计参考。
图2. 荧光传感器对细胞内•OH与Cys氧化还原反应的监测示意图（Cover Art）
该研究得到了国家自然科学基金和陕西省科技计划等项目的资助，感谢张强副教授提供斑马鱼活体。
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.2c10855
