中美科学家在利用小分子探针研究细胞自吞噬领域取得重要突破
2011年9月30日，《细胞》杂志发表了中国科学院上海有机化学研究所和哈佛大学医学院等单位联合完成的研究进展。该文章报道了一种具有高选择性和高活性的细胞自吞噬抑制剂的发现，以及利用这个小分子探针，第一次揭示了两种重要的抑癌蛋白p53和Beclin1之间的内在联系的结果。
细胞自吞噬是细胞依靠溶酶体降解胞内物质的统称。细胞处于饥饿时通过自吞噬降解蛋白质和细胞器，获得维持生存所必需的氨基酸，脂肪酸和核酸等营养物质。细胞自吞噬还负责细胞的自我净化，通过降解和重复利用细胞内老旧蛋白和细胞器，维持细胞内环境稳定和代谢平衡。细胞自吞噬在生物体生长发育、细胞分化及对环境应激的应答方面极为关键，对防治某些疾病如肿瘤疾病、神经退行性疾病以及对抵抗病原微生物的感染和延缓衰老、延长寿命等方面都发挥重要作用。因此，研究其作用机制不仅可以进一步了解生命的奥秘，同时也为一些疾病的治疗提供新的思路。对于细胞自吞噬机制的研究，能够特异性地调控自吞噬过程小分子是非常重要的研究工具。目前高效、特异、低毒的细胞自吞噬抑制剂还很缺乏，因此发展理想的细胞自吞噬抑制剂十分重要。
上海有机所马大为课题组与哈佛大学医学院教授、上海有机所特聘研究员袁钧瑛的课题组合作，通过筛选和进一步的结构优化，发现了一种高效并具有高选择性的细胞自吞噬小分子抑制剂，命名为Spautin-1。通过深入研究发现该小分子通过对两个去泛素酶----USP10和USP13----选择性抑制，促进Beclin1蛋白泛素化水平增高，进而引起III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶复合物的降解。III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶复合物--Vps34/Beclin1是细胞自吞噬信号通路中重要的调控元件。该复合物主要负责催化磷脂酰肌醇转化为3-磷酸磷脂酰肌醇。其中，Vps34是一种典型的III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶。Beclin1 作为一个重要的抑癌基因，在人类乳腺癌，卵巢癌和前列腺肿瘤等多种癌症中出现变异或者基因单拷贝缺失。泛素-蛋白酶体系是细胞内一种重要的蛋白降解途径，去泛素酶通过控制蛋白的泛素化水平，调节蛋白通过蛋白酶途径的降解。有趣的是，他们发现Beclin1也调控这两个去泛素酶的稳定性。因为USP10同时也是p53蛋白的去泛素酶，所以III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶复合物对去泛素酶的影响也调控着p53蛋白的水平。
这些结果不仅为细胞自吞噬研究提供了重要的研究工具，也揭示了两种重要的抑癌蛋白p53和Beclin1之间的不为人知的内在联系。为人类发展新的癌症治疗药物提供了重要信息。
这项工作得到了国家自然科学基金重大国际合作项目(21020102037)以及重大研究计划项目(90813007)等项目的支持。主要工作在中国科学院上海有机化学研究所完成。
分子影像研究中分子探针技术的进展上课讲义
分子影像研究中分子探针技术的进展
分子影像研究中分子探针技术的进展 键词:分子影像学分子探针 分子医学的发展已经从根本上改变传统临床医学的检测、诊断和治疗的模式。 分子医学包括分子诊断、分子治疗和分子影像三个部分。分子诊断是在体外以蛋白、RNA和DNA水平对疾病进行早期、特异性诊断，并对疾病治疗效果进行监测。分子治疗是阻止疾病发生、发展的关键步骤，在分子水平上进行特异性阻断或抑制，以达到预防和治愈疾病的目的。 分子影像的诞生为疾病研究和诊断建立了一个全新的平台。分子影像技术的关键核心是分子探针。本文介绍分子影像探针技术的进展，希望我国分子影像工作者能够从分子影像学关键技术入手，加速我国分子影像技术的发展。为了系统阐述分子探针的制备和进展，我们从分子影像学简介、分子探针原理和制备、分子探针制备中注意的问题和分子探针的进展四个部分进行介绍。 一分子影像学简介 分子影像学包括临床前期分子影像研究和临床分子影像应用两个部分。目前只有SPECT/CT、SPECT、PET、PET/CT、MRI(MRS)和分子荧光成像能够胜任临床分子影像工作。分子影像和目前的医学影像相比具有高特异性、高灵敏度和高图像分辨率等特点，能够真正实现无创伤，以及分子水平的临床诊断。并且提供以解剖结构为基础，以分子水平为基准的疾病发生和发展的信息，为临床对疾病诊断提供定位、定性、定量和对疾病分期的准确依据。 一般而言，如果能够在基因改变的早期检测到不良变化的发生，就可以做到疾病早期发现和早期诊断。只有在分子水平认识疾病原因和变化，才能提出分子水平的治疗方案，达到疾病根治的效果。图1提示医学影像发展的过程和趋势，可以看出分子影像是今后医学影像发展的主要方向。 1. 分子影像学基础 分子影像是采用高特异的探针，无创地与体内细胞特定的分子靶位结合，以影像方式反映分子水平的变异信息。由于分子影像是在功能蛋白质水平对疾病进行研究，所以分子影像的本质是将先进的影像技术与生物化学、分子生物学等技术紧密结合，完成分子水平成像。分子影像具有高灵敏度和高特异性。 由于分子影像的目的是建立高灵敏和高特异的无创伤性影像学方法，所以它研究的重点包括以下几个方面：
分子信标：新型核酸分子探针要点
分子信标：新型核酸分子探针 摘要： 分子信标是基于荧光共振能量传递原理设计的一种发夹型寡聚核酸分子荧光探针，能够与待测核酸序列分子相互作用发生结构变化产生不同强度的荧光信号及电化学信号等，具有高灵敏度、高选择性、适于活体检测等优点。本文介绍了分子信标的作用原理，不同的分子信标类型以及应用，最后对前景作出了预测。 关键词：分子信标荧光探针灵敏度选择性活体检测 引言： 从20世纪60年代初至今，分子信标（Molecular beacon,MB）已被广泛地应用于生物、药物、化学等多个领域【1,2,3,4】。近年来，MB特别是基于DNA结构的MB，已成为一种重要工具，用于核酸的复制、重组、翻译和表达的研究【5,7,12】。为了满足后基因组时代的发展需求，人们通过各种分子工程策略，发展了许多敏锐性更高、选择性更优的MB。 自从1996年Tyagi和Krame【6】首次建立了分子信标探针，由于其独特的性质和多功能性，如操作简单、灵敏度高、特异性强等。在它出色地完成了液相靶标测定(实时PCR测定)任务之后，人们又将其应用于核酸实时定量测定、活体分析、化学与生物传感、疾病基因检测与诊断等研究中【8,9,10,11】。又由于易于对其进行修饰和改性，在这十来年的发展中，人们在经典分子信标模型的基础上，设计出了许多新型的分子信标，如无茎分子信标，用PNA【13】链代替ssDNA形成的PNA分子信标，以及LNA分子信标等。这些新型的分子信标是为了满足不同的需要而设计的，特异性更强，稳定性更好，为许多新的研究领域提供了一个平台。为了满足基因组学和蛋白质组学的发展，对分子信标的固定化也成了必然的发展趋势，自从谭蔚泓【14】首次将分子信标固定在硅胶上以来，固定化分子信标也迅速发展起来。尤其是后来设计的将分子信标固定在金表面【15,16】，利用金的强摩尔消光系数进行淬灭，简化了分子信标的设计，更加方便对其进行操作，大大促进了基因微阵列技术的发展。
化学小分子探针在药物发现中的应用
化学小分子探针在药物发现中的应用 仇文卫，汤杰 华东师范大学化学系、药物化学研究所 当今创新药物的发现越来越依赖于靶点的发现以及靶点与活性化合物作用模式的确定，化学小分子探针在这两方面的特出优越性使其成为药物化学的研究热点。 1、 创新药物的发现、靶点与化学小分子探针 药物可以挽救生命、治疗疾病、改善健康状况、缓解痛苦和各种不适，因此，可以说药物改变着我们的生活，也影响着整个世界。然而，目前开发新药的费用平均每个高达数亿美元，尽管投入如此之高，从研发到上市仍约需10-12年之久（图1）。因此新药研发迫切需要新技术、新理论，以提高效率、缩短周期。 计算机药物设计2～3年 2～3年2～3年 年 周期长：10～12年耗资达：3.5～5.5亿美元 图1. 新药研发过程 现代药物的发现过程主要包括靶点(target)的识别、先导物的发现、结构优化、临床前及临床试验等阶段，其中正确的靶点识别是影响整个过程的关键步骤
之一。靶点也称为受体（receptor），是指与药物分子在体内相互作用的功能性大分子，通常是某种蛋白质（绝大部分靶点是蛋白质）、核酸、离子通道或DNA 等。药物分子在体内作用于靶点的特定部位，形成复合物，从而诱发生物化学及生理学上的变化，产生药物效应，达到治疗疾病的目的。若能发现这些靶点，就可以在此基础上建立相应的筛选模型，对活性化合物进行高效率的活性评价。从而促进先导物发现和结构优化的进程。可见，现今药物的发现已越来越依赖于药物靶点的发现。 那么如何解决药物靶点的发现问题呢？虽然，生命科学领域的研究近年来取得了巨大成就，2001年人类基因组工程的完成更是一个里程碑式的进步。然而，何种蛋白质是针对某种疾病的小分子药物的靶点，在目前基因水平上的生物技术仍然无法解决。随着后基因时代的到来，人们逐渐认识到蛋白质才是生理功能的执行者，也是生命现象的直接体现者。这其中有可能蕴藏着开发疾病诊断方法和新药的“钥匙”，在基因组学基础上开展蛋白质组学研究将有可能导致药物开发方面的实质性突破。因此针对药物发现的技术重心已经由基因组转向了蛋白质组。利用化学小分子的多样性，选择适当的活性小分子，设计合成能够高选择性地探测蛋白质的功能、结构以及与活性小分子作用模式的探针——化学小分子探针，可以为重大疾病的诊断和防治提供新的标记物、新的药物作用靶点和新的先导结构，从而为创新药物的发现奠定基础。 在药物发现过程中，化学小分子探针主要有以下几个方面的作用（图2）：1. 针对靶点已知的有药理活性的化合物，可以进行以下三个方面的研究：(1)了解药物分子与靶点作用部位的结构信息，为进一步的结构改造提供帮助；(2)利用探针分子研究靶点蛋白在生理与病理状态下的分布情况，深入研究蛋白质的功能；(3)利用探针分子进行细胞或体内的标记实验，可能会发现一些与活性化合物有交叉作用的靶点蛋白，从而为已知的小分子药物可能产生的毒副作用提供预测。2. 对于体内作用靶点未知，有药理活性的化合物，特别是来自天然产物的活性化合物，可以将其设计成探针分子，通过对细胞或动物的标记实验来发现其体内的作用靶点，建立新靶点的筛选模型，为先导物的结构优化服务。
基于化学小分子探针的信号转导过程研究重大研究计划2013年度集成项目指南
附件 基于化学小分子探针的信号转导过程研究 重大研究计划2013年度集成项目指南本重大研究计划以生物信号转导过程为研究对象，以小分子探针为主要工具，充分发挥化学和生物医学等多学科合作研究的优势，着重研究生命体系信号转导中重要分子事件的过程和机理，揭示传统生物学难以发现的新规律，研究传统生物学方法难以解决的问题，进而推动新药、新靶标和新的药物作用机制的发现。 为进一步凝练重大科学问题，在原支持项目以及2012年度集成的基础上，本重大研究计划2013年度拟进行三个领域的集成，以组建优势互补的科研攻关团队，实现在若干重要方向上的突破发展。 第一领域：蛋白质靶向探针的发现及其在信号转导研究中的应用科学目标：发展针对信号转导过程研究的蛋白质特异标记、修饰和调控的新技术、新方法，开发高特异的蛋白质靶向探针并应用于相应的信号转导研究。 研究内容：（一）蛋白质的特异标记：发展荧光蛋白、非天然氨基酸、代谢等标记技术，并结合生物兼容反应，对蛋白质进行特异荧光标记及其它功能性标记（包括垂钓探针标记、核磁、拉曼探针标记等）。通过超高分辨率荧光成像、核磁及其它生物物理手段提高对蛋白质定位和相互作用检测的精度；利用光交联技术研究具有重要意义的动态蛋白质识别和相互作用。（二）蛋白质的离体、在体修饰：发展细胞内重要或未知的蛋白质翻译后修饰的鉴定新方法；发展离体和
在体蛋白质合成、修饰的新方法和新技术，实现蛋白质的特异性（特定位点，特定方式）糖基化、脂基化、泛素化等重要的翻译后修饰；发展在体研究特定蛋白质翻译后修饰的方法，揭示其在信号转导过程中的作用。（三）蛋白质活性的特异调控：利用外源化学反应（生物兼容反应）、化学小分子或催化剂，以及蛋白质工程等技术手段，发展活细胞及活体水平上特异调控目标蛋白质活性的方法。利用这类探针和技术，实现对信号转导过程关键蛋白质活性的实时、原位、定量操控。 第二领域：用于信号转导研究的小分子探针检测新方法 科学目标：发展以化学小分子为靶标探针的细胞水平的检测新方法与新技术，在单细胞和单细胞器水平通过分子探针的时空分布与调控研究有丝分裂关键激酶网络及其对细胞增殖调控各相关通路的动态调控机理和线粒体活性氧释放对信号转导的影响,为肿瘤发生和发展机理研究及肿瘤诊治提供新的思路和方法学支持。 研究内容：（一）针对细胞增殖、凋亡调控关键信号转导通路，发展高灵敏的单分子成像荧光探针，用于动态或原位定量测定活细胞中的活性氧和膜电位；针对有丝分裂激酶及凋亡相关通路，研制新型关键小分子标记探针和高灵敏度光学成像量子点探针，在细胞器、细胞和活体水平上实现高灵敏度成像分析；（二）针对单细胞、单细胞器水平的全转录组、重要蛋白和酶活性的测定需要，发展基于微流控和超高灵敏流式细胞检测装置的微纳操控技术和定量检测方法，用于综合分析细胞增殖与凋亡调控关键信号转导通路相关的重要基因，及其蛋白质的动态表达与响应；（三）针对在单细胞水平上阐明肿瘤发生机制研究的需要，发展基于超分辨光学、X-射线同步辐射等原理的超高分辨（纳米级）单细胞成像分析新方法，用以对单细胞增殖调控
有机小分子探针
有机小分子探针 黄美英 2014010714 摘要细胞内生物活性化合物在细胞内作用靶点的确定是化学生物学和药物开发中的关键 问题之一。作为功能蛋白质组学中的一项重要技术, 小分子探针在确定生物活性化合物细胞内作用靶点的研究中扮演着举足轻重的角色。PH值在生理及病理过程如受体介导的信号传导、酶活性、细胞生长和凋亡、离子运输和稳态调节、钙含量调节、细胞内吞作用、趋化作用、细胞粘附和肿瘤生长等过程中起到非常重要的作用。本文介绍了几种小分子探针原理，技术和方法，并通过列举近年来该技术应用的成功示例进一步阐明小分子生物活性探针技术的应用原理和重要性。 关键词生物活性化合物；小分子探针；PH值；DNA探针技术 一绪论 荧光探针是化学传感技术领域在上个世纪八十年代的一项重大发现，目前己有愈来愈多的荧光探针应用于分子水平上进行实时检测。荧光检测技术由于灵敏度高，操作简便，可视性强，且对细胞、生物体的损伤小，成为了用于临床分析、环境监测、生物分析及生命科学等领域不可缺少的检测工具[1]。分子荧光探针的检测对象包括各种离子、小分子、自由基、多肽、酶，甚至还包括温度、极性、粘度等。人们可以使用荧光显微镜、荧光光谱仪、流式细胞仪、荧光活体成像系统等仪器获取荧光探针检测的相关信息，借助荧光成像技术我们能够实时检测活细胞内分子或离子的浓度以及生物大分子结构的变化过程，也可以获得关于生物组织生理代谢过程的相关信息，还可以实现生物活体的荧光成像[2]。另一方面研究者们能够根据需要设计合成出满足“特定要求”的探针分子，基于此，荧光探针和荧光检测技术在生命科学的发展中起到举足轻重的作用[3]。 通常一个光探针分子由荧光团（Fluorophore）和识别基团（Receptor）通过连接臂（Spacer）以共价键方式连接，荧光团作为信号转换器将识别行为转化为光信号，可以通过荧光的增强或淬灭乃至光谱位移的变化对分析物进行识别。荧光探针分子具有非常大的可塑性和应用潜力，通过对有机分子结构进行巧妙设计和改造，就能够设计合成出满足各种需要的荧光探针。按照光化学反应原理，荧光传感器主要可以分为以下几类：光诱导电子转移(photoinduced electron transfer，PET)，分子内电荷转移(internal charge transfer, ICT)，扭转分子内共轭电荷转移（twisted intramolecular charge transfer, TICT），分子内单体-激基缔合物(monomer/excimer)，金属-配合体电荷转移(metal-to-ligand charge transfer, MLCT)，光诱导荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)，激发态分子内质子转移(excited state intramolecular proton transfer, ESIPT)，聚集诱导发光（aggregation-induced emission, AIE），C=N 异构化（C=N isomerization）。荧光探针因其具有体积小、成本低、无需预处理、不受外界电磁场影响等优良特性可以广泛应用于临床分析、环境监测、生物分析及生命科学等领域，成为当前一个重要的研究热点。寻找灵敏度高、选择性好、对光稳定、
分子影像研究中分子探针技术的进展
分子影像研究中分子探针技术的进展 键词:分子影像学分子探针 分子医学的发展已经从根本上改变传统临床医学的检测、诊断和治疗的模式。 分子医学包括分子诊断、分子治疗和分子影像三个部分。分子诊断是在体外以蛋白、RNA和DNA水平对疾病进行早期、特异性诊断，并对疾病治疗效果进行监测。分子治疗是阻止疾病发生、发展的关键步骤，在分子水平上进行特异性阻断或抑制，以达到预防和治愈疾病的目的。 分子影像的诞生为疾病研究和诊断建立了一个全新的平台。分子影像技术的关键核心是分子探针。本文介绍分子影像探针技术的进展，希望我国分子影像工作者能够从分子影像学关键技术入手，加速我国分子影像技术的发展。为了系统阐述分子探针的制备和进展，我们从分子影像学简介、分子探针原理和制备、分子探针制备中注意的问题和分子探针的进展四个部分进行介绍。 一分子影像学简介 分子影像学包括临床前期分子影像研究和临床分子影像应用两个部分。目前只有SPECT/CT、SPECT、PET、PET/CT、MRI(MRS)和分子荧光成像能够胜任临床分子影像工作。分子影像和目前的医学影像相比具有高特异性、高灵敏度和高图像分辨率等特点，能够真正实现无创伤，以及分子水平的临床诊断。并且提供以解剖结构为基础，以分子水平为基准的疾病发生和发展的信息，为临床对疾病诊断提供定位、定性、定量和对疾病分期的准确依据。 一般而言，如果能够在基因改变的早期检测到不良变化的发生，就可以做到疾病早期发现和早期诊断。只有在分子水平认识疾病原因和变化，才能提出分子水平的治疗方案，达到疾病根治的效果。图1提示医学影像发展的过程和趋势，可以看出分子影像是今后医学影像发展的主要方向。 1. 分子影像学基础 分子影像是采用高特异的探针，无创地与体内细胞特定的分子靶位结合，以影像方式反映分子水平的变异信息。由于分子影像是在功能蛋白质水平对疾病进行研究，所以分子影像的本质是将先进的影像技术与生物化学、分子生物学等技术紧密结合，完成分子水平成像。分子影像具有高灵敏度和高特异性。 由于分子影像的目的是建立高灵敏和高特异的无创伤性影像学方法，所以它研究的重点包括以下几个方面： (1)探讨细胞和特异性代谢、酶、受体及基因表达。目前临床广泛应用的CT、MRI及超声图像的特异性不能满足临床对特异性检测的要求，分子影像正好在这方面弥补了它们的不足。(2)以分子影像学手段进行靶向治疗药物和基因治疗方法的研究。(3)在分子病理学的基础上评价治疗效果和预后。(4)建立分子水平上药物代谢的动力学模型。(5)建立个性化治疗
化学发光方法学比较
免疫学技术的迅速发展对精度的要求越来越高，一般的酶免检测技术已逐渐无法适应这种形势的需要。现今发展的主流已不再是用放射性同位素标记的测定方法(避免污染环境及对人体损害)，而是转向于能在任何地方操作的快速均相和固相测定，最终趋向于能够枪测到皮克或10负18摩尔级的、非同位素的、自动或半自动的实验室测定技术，发光免疫分析技术顺应了这一潮流，开创了免疫诊断的新纪元。 发光免疫分析是一种灵敏度高、特异性强、检测快速及无放射危害的分析技术。70年代末以来得到了迅速发展，目前在国际上已经实现商品化和产业化的发光免疫分析产品，基本上可以分为：化学发光、时间分辨荧光(也称时间延迟光致发光)、电化学发光(也称场致发光和电致发光)几种。 1、化学发光 化学发光是指在化学反应过程中发出可见光的现象。通常是指有些化合物不经紫外光或可见光照射，通过吸收化学能(主要为氧化还原反应)，从基态激发至激发态。退激时通过跃迁(或将激发能转移至受体分子上)，释放能量产生光子，以光形式放出能量从而导致的发光现象。其主要特点为消耗发光剂。同时量子效率相对较低。 1.1 按化学反应类型分类：可分为酶促化学发光和非酶促化学发光两类。其中酶促化学发光主要包括辣根过氧化物酶(HRP)系统、碱性磷酸酶 (ALP)系统、黄嘌呤氧化酶系统等。酶促发光的共同特点为发光过程中作为标记物的酶基本不被消耗，而反应体系中发光剂充分过
最，因此发光信号强而稳定，且发光时间较长。因此可采用速率法测量，故检测方式简单、成本较低。酶促反应的主要缺点为工作曲线可能随时间漂移，而且低端斜率容易呈非线性下移。而非酶促化学发光包括吖啶酯系统、草酸酯系统、三价铁一鲁米诺系统等。非酶促发光的共同特点为发光过程中标记物被消耗，同时作为标记物的发光剂是发光反应的瓶颈，即含量总是相对不足，因此发光信号持续时间较短；如果直接在免疫反应杯中启动发光反应，由于发光剂被很快消耗，故只能进行一次性测量。所以重复性较差。为降低检测成本并实现重复测量，目前普遍采用原位进样加流动池的时间积分测量方式。因此仪器成本及维护费用较高，而且反复使用的流动池可能导致交叉污染；并目冲洗或进样中产生的气泡也会干扰测定；同时繁琐冗长的冲洗过程也会成为提高检测效率的瓶颈。另外，使用磁性或非磁性微粒时，强烈的散射吸收作用也会降低灵敏度。 1.2 按发光持续时间分类：可分为闪光和辉光两类，闪光型发光时间在数秒内，如吖啶酯系统。其检测方式一般采用原位进样和时间积分法测量，即在检测器部位加装进样器，并保证加入发光剂和检测2个过程同步进行；同时以整个发光信号峰的面积为发光强度。而辉光型发光时间在数分钟至数十分钟以上，如HRP一鲁米诺系统、ALP—AMPPD 系统、黄嘌呤氧化酶-鲁米诺系统等。其信号检测无需原位进样，一般以速率法测量，即在发光信号相对稳定的区域任意点测量单位时间的发光强度。 测量化学发光反应的光强度，求得某些化学物质和生物物质的
化学小分子探针在药物发现中的应用
化学小分子?探针在药物?发现中的应? 用 仇文卫，汤杰 华东师范大?学化学系、药物化学研?究所 当今创新药?物的发现越?来越依赖于?靶点的发现?以及靶点与?活性化合物?作用模式的?确定，化学小分子?探针在这两?方面的特出?优越性使其?成为药物化?学的研究热?点。 1、 创新药物的?发现、靶点与化学?小分子探针? 药物可以挽?救生命、治疗疾病、改善健康状?况、缓解痛苦和?各种不适，因此，可以说药物?改变着我们?的生活，也影响着整?个世界。然而，目前开发新?药的费用平?均每个高达?数亿美元，尽管投入如?此之高，从研发到上?市仍约需1?0-12年之久?（图1）。因此新药研?发迫切需要?新技术、新理论，以提高效率?、缩短周期。 计算机药物设计2～3年 2～3年2～3年 3～4年 周期长：10～12年耗资达：3.5～5.5亿美元 图1. 新药研发过?程
现代药物的?发现过程主?要包括靶点?(targe?t)的识别、先导物的发?现、结构优化、临床前及临?床试验等阶?段，其中正确的?靶点识别是?影响整个过?程的关键步?骤之一。靶点也称为?受体（recep?tor），是指与药物?分子在体内?相互作用的?功能性大分?子，通常是某种?蛋白质（绝大部分靶?点是蛋白质?）、核酸、离子通道或?DNA等。药物分子在?体内作用于?靶点的特定?部位，形成复合物?，从而诱发生?物化学及生?理学上的变?化，产生药物效?应，达到治疗疾?病的目的。若能发现这?些靶点，就可以在此?基础上建立?相应的筛选?模型，对活性化合?物进行高效?率的活性评?价。从而促进先?导物发现和?结构优化的?进程。可见，现今药物的?发现已越来?越依赖于药?物靶点的发?现。 那么如何解?决药物靶点?的发现问题?呢？虽然，生命科学领?域的研究近?年来取得了?巨大成就，2001年?人类基因组?工程的完成?更是一个里?程碑式的进?步。然而，何种蛋白质?是针对某种?疾病的小分?子药物的靶?点，在目前基因?水平上的生?物技术仍然?无法解决。随着后基因?时代的到来?，人们逐渐认?识到蛋白质?才是生理功?能的执行者?，也是生命现?象的直接体?现者。这其中有可?能蕴藏着开?发疾病诊断?方法和新药?的“钥匙”，在基因组学?基础上开展?蛋白质组学?研究将有可?能导致药物?开发方面的?实质性突破?。因此针对药?物发现的技?术重心已经?由基因组转?向了蛋白质?组。利用化学小?分子的多样?性，选择适当的?活性小分子?，设计合成能?够高选择性?地探测蛋白?质的功能、结构以及与?活性小分子?作用模式的?探针——化学小分子?探针，可以为重大?疾病的诊断?和防治提供?新的标记物?、新的药物作?用靶点和新?的先导结构?，从而为创新?药物的发现?奠定基础。 在药物发现?过程中，化学小分子?探针主要有?以下几个方?面的作用（图2）：1. 针对靶点已?知的有药理?活性的化合?物，可以进行以?下三个方面?的研究：(1)了解药物分?子与靶点作?用部位的结?构信息，为进一步的?结构改造提?供帮助；(2)利用探针分?子研究靶点?蛋白在生理?与病理状态?下的分布情?况，深入研究蛋?白质的功能?；(3)利用探针分?子进行
常见化学发光免疫分析技术比较
常见化学发光免疫分析技术比较 1、化学发光免疫分析 化学发光免疫分析(chemiluminescence immunoassay，CLIA)，英音：[,kemi,lju:mi'nes?ns] [,imju:n?u?'sei] 是将具有高灵敏度的化学发光测定技术与高特异性的免疫反应相结合，用于各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等的检测分析技术。是继放免分析、酶免分析、荧光免疫分析和时间分辨荧光免疫分析之后发展起来的一项最新免疫测定技术。 CLIA是将具有高灵敏度的化学发光测定技术与高特异性的免疫反应相结合，用于各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等的检测分析技术。是继放免分析、酶免分析、荧光免疫分析和时间分辨荧光免疫分析之后发展起来的一项最新免疫测定技术。 1.1、化学发光免疫分析原理 化学发光免疫分析包含两个部分, 即免疫反应系统和化学发光分析系统。化学发光分析系统是利用化学发光物质经催化剂的催化和氧化剂的氧化, 形成一个激发态的中间体, 当这种激发态中间体回到稳定的基态时, 同时发射出光子(hv) , 利用发光信号测量仪器测量光量子产额。免疫反应系统是将发光物质(在反应剂激发下生成激发态中间体) 直接标记在抗原(化学发光免疫分析) 或抗体(免疫化学发光分析) 上, 或酶作用于发光底物。 1.2、化学发光免疫分析类型
化学发光免疫分析法以标记方法的不同而分为两种: (1)化学发光标记免疫分析法; (2)酶标记、以化学发光底物作信号试剂的化学发光酶免疫分析法 1.2.1化学发光标记免疫分析 化学发光标记免疫分析又称化学发光免疫分析(CL IA ) , 是用化学发光剂直接标记抗原或抗体的免疫分析方法。常用于标记的化学发光物质有吖啶酯类化合物-acridiniumester (AE) , 是有效的发光标记物，其通过起动发光试剂(NaOH-H2O2) 作用而发光, 强烈的直接发光在一秒钟内完成, 为快速的闪烁发光。吖啶酯作为标记物用于免疫分析, 其化学反应简单、快速、无须催化剂; 检测小分子抗原采用竞争法, 大分子抗原则采用夹心法, 非特异性结合少, 本底低; 与大分子的结合不会减小所产生的光量, 从而增加灵敏度。 1.2.2化学发光酶免疫分析 从标记免疫分析角度, 化学发光酶免疫分析(chemiluminescent enzyme immunoassay，CLEIA ) , 应属酶免疫分析, 只是酶反应的底物是发光剂, 操作步骤与酶免分析完全相同: 以酶标记生物活性物质(如酶标记的抗原或抗体) 进行免疫反应, 免疫反应复合物上的酶再作用于发光底物, 在信号试剂作用下发光, 用发光信号测定仪进行发光测定。目前常用的标记酶为辣根过氧化物酶(HRP) 和碱性磷酸酶(AL P) , 它们有各自的发光底物。 12.2.1HRP 标记的CLEIA
中美科学家在利用小分子探针研究细胞自吞噬领域取得重要突破
2011年9月30日，《细胞》杂志发表了中国科学院上海有机化学研究所和哈佛大学医学院等单位联合完成的研究进展。该文章报道了一种具有高选择性和高活性的细胞自吞噬抑制剂的发现，以及利用这个小分子探针，第一次揭示了两种重要的抑癌蛋白p53和Beclin1之间的内在联系的结果。 细胞自吞噬是细胞依靠溶酶体降解胞内物质的统称。细胞处于饥饿时通过自吞噬降解蛋白质和细胞器，获得维持生存所必需的氨基酸，脂肪酸和核酸等营养物质。细胞自吞噬还负责细胞的自我净化，通过降解和重复利用细胞内老旧蛋白和细胞器，维持细胞内环境稳定和代谢平衡。细胞自吞噬在生物体生长发育、细胞分化及对环境应激的应答方面极为关键，对防治某些疾病如肿瘤疾病、神经退行性疾病以及对抵抗病原微生物的感染和延缓衰老、延长寿命等方面都发挥重要作用。因此，研究其作用机制不仅可以进一步了解生命的奥秘，同时也为一些疾病的治疗提供新的思路。对于细胞自吞噬机制的研究，能够特异性地调控自吞噬过程小分子是非常重要的研究工具。目前高效、特异、低毒的细胞自吞噬抑制剂还很缺乏，因此发展理想的细胞自吞噬抑制剂十分重要。 上海有机所马大为课题组与哈佛大学医学院教授、上海有机所特聘研究员袁钧瑛的课题组合作，通过筛选和进一步的结构优化，发现了一种高效并具有高选择性的细胞自吞噬小分子抑制剂，命名为Spautin-1。通过深入研究发现该小分子通过对两个去泛素酶----USP10和USP13----选择性抑制，促进Beclin1蛋白泛素化水平增高，进而引起III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶复合物的降解。III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶复合物--Vps34/Beclin1是细胞自吞噬信号通路中重要的调控元件。该复合物主要负责催化磷脂酰肌醇转化为3-磷酸磷脂酰肌醇。其中，Vps34是一种典型的III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶。Beclin1 作为一个重要的抑癌基因，在人类乳腺癌，卵巢癌和前列腺肿瘤等多种癌症中出现变异或者基因单拷贝缺失。泛素-蛋白酶体系是细胞内一种重要的蛋白降解途径，去泛素酶通过控制蛋白的泛素化水平，调节蛋白通过蛋白酶途径的降解。有趣的是，他们发现Beclin1也调控这两个去泛素酶的稳定性。因为USP10同时也是p53蛋白的去泛素酶，所以III型磷脂酰肌醇三磷酸激酶复合物对去泛素酶的影响也调控着p53蛋白的水平。 这些结果不仅为细胞自吞噬研究提供了重要的研究工具，也揭示了两种重要的抑癌蛋白p53和Beclin1之间的不为人知的内在联系。为人类发展新的癌症治疗药物提供了重要信息。 这项工作得到了国家自然科学基金重大国际合作项目(21020102037)以及重大研究计划项目(90813007)等项目的支持。主要工作在中国科学院上海有机化学研究所完成。
化学发光及生物发光的原理及其应用(精)
化学发光及生物发光的原理及其应用 第一部分概述 化学发光 (ChemiLuminescence ，简称为 CL) 分析法是分子发光光谱分析法中的一类，它主要是依据化学检测体系中待测物浓度与体系的化学发光强度在一定条件下呈线性定量关系的原理，利用仪器对体系化学发光强度的检测，而确定待测物含量的一种痕量分析方法。化学发光与其它发光分析的本质区别是体系产生发光 ( 光辐射 ) 所吸收的能量来源不同。体系产生化学发光，必须具有一个产生可检信号的光辐射反应和一个可一次提供导致发光现象足够能量的单独反应步骤的化学反应。化学发光体系用化学式表示为： 依据供能反应的特点，可将化学发光分析法分为： 1 ）普通化学发光分析法 ( 供能反应为一般化学反 应 ) ； 2 ）生物化学发光分析法 ( 供能反应为生物化学反应；简称 BCL) ； 3 ）电致化学发光分析法 ( 供能反应为电化学反应，简称 ECL) 等。根据测定方法该法又可分为： 1 ）直接测定 CL 分析法； 2 ）偶合反应 CL 分析法 ( 通过反应的偶合，测定体系中某一组份； 3) 时间分辨 CL 分析法 ( 即利用多组份对同一化学发光反应影响的时间差实现多组份测定 ) ； 4 ）固相、气相、掖相 CL 。分析法； 5 ）酵联免疫 CL 分析法等。 化学发光的系统一般可以表示为：
在整个的检测系统中其关键的部分为 PMT ，其直接影响到仪器的检测性能，其最高检测极限为 10 － 22 mol/L 。不同型号的仪器其检测技术不一样，但基本原理都是利用待测组份与体系的化学发光强度呈线性定量关系，而化学发光强度随体系反应进行的速度增强或衰弱。记录仪记录峰形，以峰高定量，也可以峰面积定量。因化学发光多为闪烁式发光 (1—2s 左右 ) ，故进样与记录时差短，分析速度快。 第二部分、化学发光常用的化学试剂及其原理 化学发光是某种物质分子吸收化学能而产生的光辐射。任何一个化学发光反应都包括两个关键步骤，即化学激发和发光。因此，一个化学反应要成为发光反应，必须满足两个条件：第一：反应必须提供足够的能量（ 170 ～ 300KJ ／ mol ），第二，这些化学能必须能被某种物质分子吸收而产生电子激发态，并且有足够的荧光量子产率。到目前为止，所研究的化学发光反应大多为氧化还原反应，且多为液相化学发光反应。 化学发光反应的发光效率是指发光剂在反应中的发光分于数与参加反应的分子数之比。对于一般化学发光反应，值约为 10 － 6 ，较典型的发光剂，如鲁米诺，发光效率可达 0 . 01 ，发光效率大于 0 。 01 的发光反应极少见。现将几种发光效率较高的常用的发光剂及其发光机理归纳如下。 1. 鲁米诺及其衍生物 鲁米诺的衍生物主要有异鲁米诺、 4—氨基已基—N 一乙基异鲁诺及 AHEI 和 ABEI 等。鲁米诺在碱性条件下可被一些氧化剂氧化，发生化学发光反应，辐射出最大发射波长为 425nm 的化学发光。 在通常情况下鲁米诺与过氧化氢的化学发光反应相当缓慢，但当有某些催化剂存在时反应非常迅速。最常用催化剂是金属离子，在很大浓度范围内，金属离子浓度与发光强度成正比，从而可进行某些金属离子的化学发光分析，利用这一反应可以分析那些含有金属离子的有机化合物，达到很高的灵敏度。其次是利用有机化合物对鲁米诺化学发光反应的抑制作用，测定对化学发光反应具有猝灭作用的有机化合物。其三是通过偶合反应间接测定无机或有机化合物。其四是将鲁米诺的衍生物如异鲁米诺 (ABEI) 标记到羧酸和氨类化合物上，经过高效液相色谱 (HPLC) 或液相色谱 (LC) 分离后，再在碱性条件下与过氧化氢－铁氰化钾反应进行化学发光检测。也可以采用其它分离方法，如将新合成的化学发光试剂异硫氰酸异鲁米诺标记到酵母 RNA 后，通过离心和透析分离，然后进行化学发光检测。此外应用的还有 N 2(B2 羧基丙酰基 ) 异鲁米诺，并对其性能进行了研究。
荧光探针在蛋白质研究中的应用
第13卷 第3期1998年6月荧光探针在蛋白质研究中的应用 Ξ王守业 余华明 张祖德 刘清亮 (中国科技大学化学系 合肥230026) 大学化学 摘要 荧光探针技术是研究蛋白质在水溶液中构象的一种有效方法。利用它可以测定蛋白 质分子的疏水微区内两基团的距离以及酶与底物结合过程中蛋白质构象的变化等。本文综述了荧光探针技术在蛋白质研究中的一些进展。 一、 引言 荧光探针技术是利用物质的光物理和光化学特性,在分子量级上研究在溶液中蛋白质构象的一种方法。该方法的最大特点是具有高度的灵敏性和极宽的动态响应范围。荧光探针物质之所以可被用来研究蛋白质的构象,主要是因为其具有特殊的光物理性质,如在不同极性介质中有着不同的光谱特性(即不同的峰值波长),不同的荧光量子产率和荧光寿命等。因此,测定荧光探针物质和蛋白质分子结合后荧光峰波长、位移及量子产率的变化,就可探知其所处微环境的极性及其他有关性质。利用荧光探针技术研究蛋白质在溶液中的构象有两种方法:一种是测定蛋白质分子的自身荧光,即“内源荧光”,另一种是利用荧光探测剂,即“外源荧光”。若引人的荧光探测剂为有机分子,则该分子叫做有机荧光探针;若引入的荧光探测剂为稀土离 子(如铽(Ⅲ)、铕(Ⅲ )等),则该离子叫做稀土离子荧光探针。 二、 荧光探针的某些光物理和光化学特征 1. 有机荧光探针的某些特征 最常用的有机荧光探针物质有12苯胺基萘282磺酸(ANS ),22对甲胺萘262磺酸(2062TNS )和12N 0N 2二甲胺基萘252磺酸(1052DNS )(dansyl acid ),其结构如图1:θθSO -3 N θH θθSO -3N H θ H 3C θθS O O Cl N H 3C CH 3 1,82ANS 2,62TNS 1,52DNS 2Cl 图1 1082ANS,2062TNS 和1052DNS 2Cl 的结构 这些化合物在水溶液中基本不发荧光,量子产率低(低于0.1),但在非极性溶剂中,其量子产率大增,荧光峰蓝移,且能和许多蛋白质结合。这种探针分子溶液的荧光光谱因溶剂极 Ξ本文为国家自然科学基金资助项目。
重大研究计划“基于化学小分子探针的信号转导过程研 …
重大研究计划“基于化学小分子探针的信号转导过程研究”2010年度项目指南本重大研究计划以细胞信号转导过程为对象，以小分子探针为主要工具，以化学和生物医学等多学科合作的方式展开研究，着重揭示信号转导中重要分子事件的过程和机理。 本重大研究计划自实施以来已受理申请共493项，其中2007年度242项（“重点支持项目”34项、“培育项目”208项），2008年度156项(“重点支持项目”23项、“培育项目”133项)，2009年度95项（“重点支持项目”10项、“培育项目”85项）。2007年度实际资助“重点支持项目”4项、“培育项目”43项，2008年度实际资助“重点支持项目”6项、“培育项目”32项，2009年度实际资助“重点支持项目”4项、“培育项目”20项。 在以往申请项目中，有部分项目的申请内容与申请指南不符，如没有将化学小分子探针与信号转导过程研究紧密结合，缺乏交叉研究的特征，也没有阐述所申请的研究内容对解决申请指南中的关键科学问题和实现本重大研究计划总体目标会产生什么贡献，等等。 一、科学目标 充分发挥化学、生物医学及其他学科的交叉优势，突破传统思路，以化学小分子为探针，结合发展新的方法和技术，对生命体系信号转导过程中的重要分子事件展开化学生物学研究，揭示信号转导的调控规律，为重大疾病的诊断和防治，探索新的思路和新的策略；同时，促进化学和生命科学研究的交叉，培养具有原创能力的化学生物学研究人才和研究团队。 二、2010年度拟资助的研究领域和方向：基于化学小分子探针的信号转导机制研究 充分发挥小分子化学探针研究信号转导的优势，如可控、可逆、作用快、可实时监测等，探索和阐述信号转导途径的分子事件与规律，以及在病理状态下的变化规律，为疾病的诊断和治疗研究探索新的思路。重点研究内容如下： 1．利用化学小分子探针，研究重要信号转导途径中各个重要环节的蛋白质之间的相互作用，发现和鉴定信号转导网络的新组分，揭示信号转导通路和网络结构，研究其生理功能和病理效应。 2．利用化学小分子探针，研究在细胞增殖、分化、凋亡和迁移等各种细胞活动中涉及的信号转导途径的作用机制；获得对疾病相关信号分子有特异性调控作用的化学小分子探针。 3．利用化学小分子探针，研究胞吞和胞吐活动调控细胞信号转导的作用机制。 三、2010年拟资助经费和项目数
化学发光免疫分析仪
化学发光免疫分析仪 化学发光标记免疫分析又称化学发光免疫分析(CLIA),是用化学发光剂直接标记抗原或抗体的免疫分析方法。化学发光免疫分析仪包含两个部分，即免疫反应系统和化学发光分析系统。化学发光分析系统是利用化学发光物质经催化剂的催化和氧化剂的氧化，形成一个激发态的中间体，当这种激发态中间体回到稳定的基态时，同时发射出光子(hM),利用发光信号测量仪器测量光量子产额。免疫反应系统是将发光物质（在反应剂激发下生成激发态中间体）直接标记在抗原（化学发光免疫分析）或抗体（免疫化学发光分析）上，或酶作用于发光底物。 化学发光免疫分析仪包含两个部分,即免疫反应系统和化学发光分析系统。化学发光分析系统是利用化学发光物质经催化剂的催化和氧化剂的氧化,形成一个激发态的中间体,当这种激发态中间体回到稳定的基态时,同时发射出光子(hM),利用发光信号测量仪器测量光量子产额。免疫反应系统是将发光物质(在反应剂激发下生成激发态中间体)直接标记在抗原(化学发光免疫分析)或抗体(免疫化学发光分析)上,或酶作用于发光底物。 化学发光免疫分析仪器中核心探测器件为光电倍增管（PMT），由单光子检测并传输至放大器，并加高压电流放大，放大器将模拟电流转化为数字电流，数字电流将发光信号由R232数据线传输给电脑并加以计算，得出临床结果。 化学发光标记免疫分析法
化学发光标记免疫分析又称化学发光免疫分析(CLIA),是用化学发光剂直接标记抗原或抗体的免疫分析方法。常用于标记的化学发光物质有吖啶酯类化合物——acridiniumester(AE),是有效的发光标记物[3],其通过起动发光试剂(NaOH2H2O2)作用而发光,强烈的直接发光在一秒钟内完成,为快速的闪烁发光(见图1)。吖啶酯作为标记物用于免疫分析,其化学反应简单、快速、无须催化剂;检测小分子抗原采用竞争法,大分子抗原则采用夹心法,非特异性结合少,本底低;与大分子的结合不会减小所产生的光量,从而增加灵敏度。 发光酶免疫分析法 从标记免疫分析角度,化学发光酶免疫分析(chemiluminescentenzymeimmunoassay,CLEIA),应属酶免疫分析,只是酶反应的底物是发光剂,操作步骤与酶免分析完全相同[5]:以酶标记生物活性物质(如酶标记的抗原或抗体)进行免疫反应,免疫反应复合物上的酶再作用于发光底物,在信号试剂作用下发光,用发光信号测定仪进行发光测定。目前常用的标记酶为辣根过氧化物酶(HRP)和碱性磷酸酶(ALP),它们有各自的发光底物。 增强发光酶免疫分析(enhancedluminescenceenzymeimmunoassay,ELEIA)在发光系统中加入增强发光剂,如对2碘苯酚等,以增强发光信号,并在较长时间内保持稳定,便于重复测量,从而提高分析灵敏度和准确性。在全自动分析仪上,还可通过计算机严密控制,进行自动操作,如加试剂,混合,温育,洗涤,加发光试剂,发光计数,数据处理,绘制标准曲线,直至完成病人
荧光探针的发展和应用
Supplementary materials for: Perylene diimide based “turn-on” fluorescence sensor for detection of Pd2+ in mixed aqueous media Hai-xia Wang a, b,*, Yue-he Lang a, Hui-xuan Wang a, Jing-jing Lou a, Hai-ming Guo a, b, Xi-you Li c,* a School of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory of Green Chemical Media and Reactions of Ministry of Education, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China b School of Environmental Science, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China email: hxwang5270@https://www.360docs.net/doc/531489202.html, (H. Wang) c School of Chemistry an d Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China email: xiyouli@https://www.360docs.net/doc/531489202.html, (X. Li) Contents Page S1: Title of the paper, authors along with the contents. Page S2-S4: Copy of the 1H and 13C NMR spectra of PDI-1, PDI-2 and PDI-3. Page S5:Photophysical properties of PDI-1, PDI-2and PDI-3derivatives in different solvents at room temperature; Fluorescence spectra change of PDI-2and PDI-3 upon addition of different metal(8.0 equiv) ions; UV-vis spectra of PDI-1 (6.0 μM) in the presence of different metal ions (8.0 equiv). Page S6: Job’s plots in DMF/H2O (v/v, 7/1) and acetonitrile; Fluorescence spectra changes of PDI-1 (5.0 μM) in the presence of Pd2+in acetonitrile and chloroform;ESI mass spectra of PDI-1 in the presence of 1.0 equiv PdCl2 in CH3CN. Page S7: Job’s plots of PDI-1 (5.0 μM)in the presence of Pd2+in chloroform; Influence of pH on fluorescence intensity of PDI-1 (5.0 μM) in the absence and presence of 1.0 eq Pd2+; Benesi-Hildebrand analysis results.