Cyclooctatetraene-conjugated cyanine mitochondrial probes minimize phototoxicity in fluorescence and nanoscopic imaging.
Cyclooctatetraene-conjugated cyanine mitochondrial probes minimize phototoxicity in fluorescence and nanoscopic imaging.
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DOI：
10.1039/d0sc02837a
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发表时间：
2020-07-27
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Chen Z
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yang Z;Li L;Ling J;Liu T;Huang X;Ying Y;Zhao Y;Zhao Y;Lei K;Chen L;Chen Z
现代荧光成像方法有望揭示活细胞中的细胞器动力学。然而，当增强照明应用时，光毒性已成为一个普遍的问题。线粒体是典型的细胞器，其研究严重依赖于光学成像，然而这些生物能源的膜状中心特别容易受到光损伤。我们报道了环己四烯偶联菁菁染料（PK Mito染料）是理想的线粒体探针，具有非常低的光动力损伤，一般用于荧光细胞术。相比之下，Cy3的硝基苯偶联物表现出增强的光稳定性，但与亲本Cy3相比，没有光毒性。PK Mito Red与hessian结构照明显微镜相结合，可实现2000帧延时成像，具有清晰可分辨的嵴结构，揭示丰富的线粒体动力学。在严格的干细胞分选和移植实验中，PK Mito Red最大限度地保留了原虫新生细胞的干性，表现出出色的多方面生物相容性。与正在进行的使用光学方法减少光损伤的主题相呼应，这项工作提倡在开发成像探针时评估和最小化光毒性。环四烯偶联菁菁染料在线粒体活细胞荧光成像和分析中是一种改善光下生物相容性的有效方法。
Modern fluorescence-imaging methods promise to unveil organelle dynamics in live cells. Phototoxicity, however, has become a prevailing issue when boosted illumination applies. Mitochondria are representative organelles whose research heavily relies on optical imaging, yet these membranous hubs of bioenergy are exceptionally vulnerable to photodamage. We report that cyclooctatetraene-conjugated cyanine dyes (PK Mito dyes), are ideal mitochondrial probes with remarkably low photodynamic damage for general use in fluorescence cytometry. In contrast, the nitrobenzene conjugate of Cy3 exhibits enhanced photostability but unaffected phototoxicity compared to parental Cy3. PK Mito Red, in conjunction with Hessian-structural illumination microscopy, enables 2000-frame time-lapse imaging with clearly resolvable crista structures, revealing rich mitochondrial dynamics. In a rigorous stem cell sorting and transplantation assay, PK Mito Red maximally retains the stemness of planarian neoblasts, exhibiting excellent multifaceted biocompatibility. Resonating with the ongoing theme of reducing photodamage using optical approaches, this work advocates the evaluation and minimization of phototoxicity when developing imaging probes. Cyclooctatetraene-conjugated cyanine dyes represent an effective strategy to improve biocompatibility under light in live-cell fluorescence imaging and analysis of mitochondria.
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