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*本文首發于“納米酶Nanozymes”公衆号，2022年4月17日

*編輯：俞紀元

以下文章來源于WileyChem ，作者WileyChem

WileyChem.

推送前沿優秀化學研究成果，促進化學研究持續發展。

人工酶的催化活性通常利用溫度、pH、光照等手段調控，然而由于催化劑的生物相容性、效率和穩定性等問題，在活細胞内調控人工酶催化活性仍具有挑戰性。鑒于此，中國科學院化學研究所王樹研究員課題組通過将含有組氨酸的多肽SGH引入季戊四醇四巯基丙酸酯（PTT），獲得了具有活性氧響應性的人工酶 PTT-SGH。組氨酸中的咪唑基團通常作為酯水解酶中的活性催化位點，而巯基通過細胞内活性氧引起的氧化交聯形成二硫鍵，在細胞中組裝成為人工酶聚集體。由于癌微環境中較高的活性氧濃度，該人工酶在癌細胞中的組裝尤為顯著，從而催化酯水解釋放熒光素，實現癌細胞的選擇性熒光成像。

研究人員首先在溶液中驗證了PTT-SGH對活性氧的響應。通過動态光散射和透射電鏡表征發現随着過氧化氫濃度增加，PTT-SGH氧化形成組裝體的粒徑逐漸增大。PTT-SGH組裝體具有酯水解酶的活性，可作為人工酶催化對硝基苯乙酯底物的水解，米氏常數Km為0.49 mM，表明對底物有良好的親和性。與天然酯水解酶相比，PTT-SGH人工酶在較高溫度與堿性條件下仍具有好的穩定性，維持了相對較高的酶活性。

随後，研究人員在PTT分子骨架上分别修飾了含有熒光素和二茂鐵的側鍊基團，通過熒光成像和細胞切片追蹤兩者在細胞内的動态分布，證實PTT的多巯基結構在活性氧誘導交聯後形成大的聚集體，延長了在細胞内的滞留時間。研究人員以熒光素-硝基苯甲酸酯（FN）為底物，研究了PTT-SGH人工酶催化細胞内的酯水解反應。實驗結果表明在高活性氧水平的A549癌細胞中，FN可在數小時内水解并釋放熒光素分子，将A549和正常細胞HPF混合培養，利用兩者活性氧水平的差異，實現了對A549癌細胞的選擇性成像。

該工作利用細胞内活性氧水平調控人工酶的原位組裝并激活催化活性，通過熒光成像可區分正常細胞和癌細胞。該方法有望拓展至活檢樣本的分析并應用于腫瘤部位的原位成像。

論文信息：

Selective Fluorescence Imaging of Cancer Cells Based on ROS-Triggered Intracellular Cross-linking of Artificial Enzyme, Yufei Di; Endong Zhang; Zhiwen Yang; Qi Shen; Xuancheng Fu; Gang Song; Chuanwei Zhu; Haotian Bai; Yiming Huang; Fengting Lv; Libing Liu; Shu Wang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202116457

《德國應用化學》(Angewandte Chemie)創刊于1888年，是德國化學學會（GDCh）的官方期刊并由Wiley–VCH出版。作為化學領域的權威期刊，《德國應用化學》涵蓋了化學研究的各個領域，刊發包括新聞、綜述、觀點、通訊、研究論文等在内的各種内容。

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