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Chem. Eur. J. :基于荧光和寿命成像监测铁死亡期间内质网的极性变化

南京大学郭子建、何卫江、陈韵聪课题组报道了一例靶向内质网( ER )且对极性敏感的荧光探针工具。通过将激光扫描共聚焦显微镜和荧光寿命成像显微镜相结合,揭示了HT-1080细胞ER在铁死亡过程中极性增加且更加分散的现象。







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图1 A. SBD-CH的化学结构及示意图;B. SBD-CH对极性响应的荧光光谱;C. SBD-CH对极性响应的寿命光谱;D.不同处理条件下细胞的寿命分布;E.铁死亡不同时间下的荧光成像结果

铁死亡是一种调节性细胞死亡形式,由调节氧化还原机制失衡触发,最终导致脂质过氧化物的致命性积累。越来越多的证据表明,内质网与铁死亡之间紧密关联。内质网膜不仅是铁死亡过程中脂质过氧化的关键部位,也是最初积累的场所。由于铁死亡具有显著的脂质过氧化作用,它很容易改变细胞膜的组成和结构,这不可避免地会导致细胞内微环境的变化,尤其是极性。因此,从内质网极性变化的角度来监测细胞铁死亡,有利于在初始阶段就跟踪并区分化发生铁死亡的细胞,进一步为探究铁死亡相关的细胞内生物学过程提供见解。


为了真实地反映内质网极性的变化,就需要克服传统极性探针存在的两大主要问题:一个是粘度微环境对极性检测的干扰,另一个是强度型探针易受激发光强波动和探针自身浓度分布不均导致的成像失真问题。基于此,南京大学郭子建、何卫江、陈韵聪课题组构建了一个“D-π-A”型的ER靶向荧光探针SBD-CH,它对极性具有特异性的响应。SBD-CH的设计理念是在保证内质网靶向和极性响应的基础上,结构尽可能地简单,以避免其他可能的干扰。SBD-CH的“D-π-A”构型可以保证对极性的响应,而下半部分类似格列苯脲的结构有利于对内质网进行靶向。并且探针内部没有出现分子转子类结构,可以规避对粘度的响应。研究结果表明SBD-CH的荧光强度在Δf 0.02~0.32范围内对极性呈线性响应,其荧光寿命对极性的响应范围为0.80~16.62 ns。基于荧光寿命是荧光分子的固有特性,与浓度无关的优势,本研究通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)和荧光寿命成像显微镜(FLIM)相结合的方法,不仅揭示了铁死亡下极性大小和分布的变化规律,还为铁死亡过程中ER极性监测提供了一种更可靠和全面的检测方法。

文信息

Fluorescence and Lifetime Imaging of Endoplasmic Reticulum Polarity Change During Ferroptosis

Mingfeng Li, Prof. Yuncong Chen, Prof. Weijiang He, Prof. Zijian Guo

文章第一作者为李明凤


Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202401285






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