分享一篇发表的PNAS上的文章，题目为“A tandem activity-based sensing and labeling strategy enables imaging of transcellular hydrogen peroxide signaling”。文章的通讯作者是来自加州大学伯克利分校的Christopher J. Chang 教授，他们课题组的主要研究方向为过渡金属信号传递、活性小分子信号检测以及人工光合成等。
活性氧（ROS）是一类在生命活动过程中发挥着重要作用的小分子。其中，过氧化氢（H2O2）是一种最常见的ROS，它既可以诱发氧化应激，也可以作为信号分子参与到细胞生长、分化、迁移和死亡等途径的调控。H2O2在细胞内存在的半衰期极短，因此它在细胞内的精确检测存在一定的挑战。作者实验室与其他实验室都通过实验结果证明，H2O2不能通过膜进行自由扩散，其进入细胞的过程受到严格的控制。但是目前对H2O2参与信号传递的功能研究主要集中在细胞内，关于其参与细胞间通讯的机制，还知之甚少。
本研究中，作者开发了一种Peroxy Green-1 Fluoromethyl(PG1-FM)荧光探针，它具有较好的膜透性，可以在细胞内自由扩散。该探针包含一个硼酸基团，可以在H2O2的催化作用下发生硼酸-苯酚的转化，转化后的氟甲基醌并不稳定，可以发生烯醇互变。随后，其邻位氟甲基发生消除反应，通过迈克尔加成反应与蛋白共价结合，作为一个荧光分子停留在细胞的特定位置上。通过这个策略，可以将特定时间与空间内的过氧化氢信号“拍摄”下来。为了评价PG1-FM探针的适用性，作者评价了其在BSA 纯蛋白、细胞外源过氧化氢处理以及细胞内源过氧化氢诱导条件下的的检测效果，发现该探针具有较好的检测灵敏度以及较高的信噪比。最后作者将该探针应用于小胶质细胞-神经元共培养的模型中，对ROS在细胞间的传输进行直接的可视化，以监测H2O2水平的细胞特异性提升。结果显示PG1-FM探针可以实现细胞间H2O2信号通讯的检测，且探针标记的细胞可以直接进行流式细胞仪的分选。
总的来说，本文开发了一种基于活性的探针，可以对细胞内及细胞间的过氧化氢信号进行检测。除了识别ROS介导的细胞间通讯外，这项工作还可以为结合基于活性的检测与标记策略来设计高空间保真度的化学探针提供参考。
文章链接：https://www.pnas.org/content/118/9/e2018513118文章引用：DOI：https://doi.org/10.1073/pnas.2018513118
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