段春迎课题组：基于辅因子-底物的超分子荧光探针用于缺氧条件下硝基还原酶的快速检测

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缺氧与肿瘤的各种生理活动密切相关，缺氧伴随着许多相关酶表达量上升，硝基还原酶（NTR）与缺氧的程度直接相关，定量检测硝基还原酶对于癌症的诊断具有重要的指导作用。在硝基还原酶还原底物过程中，辅酶NADH和硝基底物均参与反应，表现出双底物催化过程。现有的硝基还原酶小分子荧光探针具有较高的灵敏度，为肿瘤的检测提供依据，由于硝基还原酶酶促反应过程与NADH浓度相关，发展辅因子-底物的主-客体超分子探针，开发硝基还原酶快速检测的新方法成为研究热点。  

       近日，精细化工国家重点实验室段春迎教授团队提出了一种基于辅因子-底物的主-客体超分子探针策略，用于硝基还原酶的快速定量检测。主体部分为辅酶NADH模拟物M3L3型金属-有机大环Zn-MPB，包合客体底物形成1：1的主-客体超分子探针，其还原过程不依赖NADH浓度，反应过程中电子传递速率提高。将硝基还原酶的双底物催化还原过程优化为单底物催化还原过程，缩短了反应时间。辅因子-底物超分子荧光探针的荧光强度只与硝基还原酶浓度线性相关，不随时间变化，实现了对硝基还原酶的快速定量检测。细胞测试表明超分子探针对细胞的成像效果明显，在1 min之内即可实现对缺氧细胞的快速荧光成像。超分子探针对活体荷瘤小鼠瘤体荧光成像在10 min内可达到平衡，辅因子-底物超分子荧光探针具有快速响应硝基还原酶的能力。
        这项研究提出了一种辅因子-底物超分子荧光探针策略，极大的促进了探针对酶响应的效率，为仿生催化、肿瘤的早期诊断及前药的激活提供了新思路。相关研究成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 6021-6027，该文章第一作者为焦扬副教授，通讯作者为段春迎教授。以上工作得到了国家自然科学基金国际(地区)合作交流项目、国家自然科学基金面上项目和大连理工大学的大力资助。
       文章来源：大连理工大学
       段春迎，教授、大连理工大学化工与环境生命学部副部长。国家自然科学基金委员会会评专家。2005年入选教育部“新世纪优秀人才”，2010年获国家杰出青年基金资助。2014年入选“长江学者奖励计划”特聘教授。主要从事功能配位化学研究。研究内容聚焦于金属-有机限域空间的可控组装、仿生识别与不对称催化等。提出的利用构建富含酰胺基团的金属有机笼状结构的组装策略，广泛用于多种拟酶体系的可控合成与功能强化；利用非手性单元组装的催化材料被Chem. Rev.评价为MOFs不对称催化的重要进展之一（Milestones），将染料分子组装金属-有机超分子体系的思路应用于新型能源材料的拓展与研制。近年来，在Nature Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等期刊上发表论文200余篇，论文他引12000余次，获国家自然科学二等奖1项、辽宁省、教育部自然科学一等奖3项。