Angew：复旦刘倩、张云翔团队发展了一种通用的光激活标签的策略，并将其应于超分辨成像

来源：复旦大学化学系 2022-10-09

导读：近日，复旦大学单分子成像课题组（SMILE）为了实现生物相容性好的长波长可见光活化，报道了一种通用的标签策略，在荧光分子上引入一个通用光笼基团2,3-二氢-1,4-氧硫杂环己二烯（SO）。研究成果以“A Universal Photoactivatable Tag Attached to Fluorophores Enables Their Use for Single-Molecule Imaging”为题在线发表于期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。复旦大学化学系刘倩青年研究员和张云翔青年研究员为共同通讯作者。

超分辨成像方法打破了传统的光衍射极限，实现200 nm以下的分辨率。基于光激活的单分子定位显微成像是超分辨荧光成像的一种，利用单个分子的光开关性质，每张采集的图像区域内只有小部分荧光分子处于荧光态，大多数荧光分子处于暗态，通过提取每张图像单分子定位信息，将数千张图像重组成一张超分辨图像，使它成为研究细胞超微结构的有力工具。基于单分子定位超分辨成像需要光可调荧光分子，为开发光激活探针通常是引入可光裂解或光转化的光笼基团，从而实现荧光分子的光物理性质改变进而淬灭荧光，然后在特定激光激发下使光笼基团分解或离去而恢复荧光态。这一过程通常需要两束光，高功率的紫外光活化以及低功率的可见光激发。这两束光需要在时间和空间上同步，此外紫外光对生物样品有明显的光毒性。

为了实现生物相容性好的长波长可见光活化，团队报道了一种通用的标签策略，在荧光分子上引入一个通用光笼基团2,3-二氢-1,4-氧硫杂环己二烯（SO）。SO基团主要通过光诱导电子转移（PeT）淬灭荧光团，在激发光的照射下淬灭的荧光团可以被激活，荧光得到释放。这类探针光活化激发光波长与它们的吸收重叠，不需要对细胞光毒性较大的紫外光活化。在正常有氧环境中，激发光照射染料产生少量单线态氧，将SO基团氧化为酯的衍生物，终止了PeT过程，荧光得以恢复，从而实现可见光活化。通过系统的光谱测定和单分子成像实验证实了其光激活特性。这一方法适用于不同骨架结构的商用荧光探针，包括香豆素、氟化硼二吡咯、罗丹明和花菁类染料。此外，团队成功地将这些光激活探针用于活细胞器的超分辨率示踪和神经元微管的超分辨成像。考虑到这一策略的通用性，团队认为可以基于该SO标签开发更多的光激活探针，并可以利用这些光激活荧光团探索更多生物过程。

上述研究成果以“A Universal Photoactivatable Tag Attached to Fluorophores Enables Their Use for Single-Molecule Imaging”为题在线发表于期刊Angew. Chem. Int. Ed.上。复旦大学化学系刘倩青年研究员和张云翔青年研究员为共同通讯作者，复旦大学为唯一完成单位。该项研究得到国家自然科学基金、上海市科委等项目的大力支持。

参考资料：https://mp.weixin.qq.com/s/KiQJiNHZrx-vQO4rg70UdA

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