金属离子荧光生物传感器探针的开发与特异识别机理研究

近年来，金属离子生物传感器以其快速、准确、灵敏、特异及生物兼容性好等特点，成为检测自然界水体和人体生理样品中的金属离子种类和含量的有效手段。在本项目的资助下，我们将一类天然的金属特异识别蛋白构建成高选择性的金属离子探针，并在此基础上发展生物传感器。同时，我们还利用这些生物探针来研究其所对应的金属蛋白在特异识别金属离子方面的原理，揭示其分子机制。.本结题报告包括以下几方面研究成果的报告。.1..利用本课题组之前开发的基因编码的有机过氧化物探针OHSer，应用于大肠杆菌多重抗药性调控基因MarR响应抗生素胁迫，通过有机过氧化物为信号，导致铜离子稳态的紊乱，从而启动相关基因启动的机理研究。这一部分工作发表在自然出版集团子刊《自然•化学生物学》（Nature Chemical Biology）上，影响因子13。.2..成功构建了一种基因编码的亚铜离子的荧光传感器。该亚铜离子传感器在体外与亚铜离子结合后会发生turn-on，并可于体内与亚铜离子结合并发生荧光强度的变化，从而实现在活体细胞水平观察和测量亚铜离子的体内动态平衡。通过一系列亚铜离子传感器的建立，得到了在体内和亚铜离子响应最强的传感器，实现对体内亚铜离子浓度的监控。这部分工作发表在美国化学会志（Journal of American Chemical Society）上，影响因子10。.3..在本课题组之前开发的基因编码的有机过氧化物探针OHSer（Boxuan Zhao et al. J. Am. Chem. Soc. 2010）的基础上，开发了新一代的比率型有机过氧化物探针rOHSer，并应用于监测细胞内有机过氧化物的产生和动态。这一部分工作发表在英国皇家化学学会集团杂志《整合生物学》（Integrative Biology）上，影响因子4。.该项研究成功地开发了一系列金属离子和有机过氧化物的探针，也较为完整地揭示了大肠杆菌多重抗药性调控基因的信号分子机制，在环境污染检测和保护人体健康等方面具有重要意义。