絲氨酸蛋白酶有機小分子熒光探針的研究進展

背景介紹在人體代謝過程中蛋白質(zhì)水解起著重要作用，當?shù)鞍酌富钚园l(fā)生異常時會引發(fā)系列疾病。絲氨酸蛋白酶起著主導作用，參與人體生死過程。絲氨酸蛋白酶與傳染病、過敏和致癌的發(fā)病機制有關(guān)，這3種疾病的病理表現(xiàn)形式都源于過度的炎癥。絲氨酸蛋白酶可激活PAR-2，從而觸發(fā)G蛋白信號通路參與生長因子的調(diào)控，進而誘導與細菌感染或病毒致病性相關(guān)的呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生。人機體在接觸過敏原時，免疫系統(tǒng)的反應(yīng)與絲氨酸蛋白酶的活動有密切聯(lián)系，在感染中，病原體絲氨酸蛋白酶可能引起人類基因的表觀遺傳變化，并引發(fā)不良連鎖反應(yīng)。相反的是，發(fā)現(xiàn)人體中的絲氨酸蛋白酶家族可以通過誘導癌細胞凋亡，從而達到抑制腫瘤發(fā)生發(fā)展的效果。它也是眾多疾病可靠的標志物，可作為診斷和治療各種疾病的潛在靶點。因此，成像酶對于研究酶的功能和疾病的診斷都有著重要意義。引入分子探針后，基于反射成像技術(shù)原理，熒光染料的激發(fā)波長照射組織，電荷耦合器件相機和帶通濾波器將收集從組織表面發(fā)射回來的熒光圖像，成像儀產(chǎn)生并檢測分析信號，可生成活體的二維或三維圖像。絲氨酸蛋白酶熒光探針對于檢測體內(nèi)和體外的絲氨酸蛋白酶數(shù)量、活性動態(tài)以及臨床疾病的治療有重要意義。文章亮點1.重點回顧了近5年來文獻中報道的性能優(yōu)異的常見絲氨酸蛋白酶熒光探針；2.以各種絲氨酸蛋白酶的顯色標記為出發(fā)點，總結(jié)了目前絲氨酸蛋白酶熒光探針的合成和性能研究，為絲氨酸蛋白酶的熒光探針設(shè)計提供理論參考；3.展望了未來絲氨酸蛋白酶熒光探針研究的發(fā)展方向。內(nèi)容簡介1

二肽基態(tài)酶Ⅳ熒光探針二肽基態(tài)酶Ⅳ(DPP-IV)是一種位于人體內(nèi)細胞表面的絲氨酸蛋白酶，在人體內(nèi)分泌和免疫功能活動中起著重要作用。其不僅是治療2型糖尿病的重要靶點，也與癌癥的治療有著緊密的聯(lián)系。2

成纖維細胞活化蛋白α熒光探針成纖維細胞活化蛋白-α(FAP-α)也是一類重要的絲氨酸蛋白酶，對疾病的調(diào)控有著重要作用。3

人中性彈性蛋白酶熒光探針人中性粒細胞彈性蛋白酶(HNE)是一種絲酸蛋白酶，屬于人嗜中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞和內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的水解酶家族。4

乙酰膽堿酯酶熒光探針乙酰膽堿酯酶(AChE)和丁酰膽堿酯酶(BChE)都是絲氨酸水解家族的重要成員。對AChE抑制劑進行篩選，在臨床醫(yī)學、藥品研發(fā)、食品衛(wèi)生、環(huán)境衛(wèi)生等方面具有非常重要的意義。5

羧酸酯酶(CES)熒光探針羧酸酯酶(CES)是絲氨酸水解酶超家族的重要成員。CES1分布廣泛，可催化各種底物中的酯鍵斷裂。6

結(jié)論與展望絲氨酸蛋白酶在許多生理和病理過程中起著關(guān)鍵作用，并且在許多臨床適應(yīng)癥中被證明是診斷和治療靶點。蛋白酶參與多種生理和病理途徑，絲氨酸蛋白酶的異常會引起一系列疾病。設(shè)計合成各種絲氨酸蛋白酶熒光探針，實時監(jiān)測細胞內(nèi)的絲氨酸蛋白酶活性和動態(tài)對研究細胞功能、細胞過程和相關(guān)疾病有著重要的意義。未來的絲氨酸蛋白酶熒光探針研究的發(fā)展方向應(yīng)包括:（1）增強靶向性和靈敏度，開發(fā)對絲氨酸蛋白酶的特異性識別，提高檢測靈敏性；（2）優(yōu)化熒光性能，開發(fā)多種機制的絲氨酸蛋白酶熒光探針如雙光子、納米、近紅外熒光探針等；（3）提高生物相容性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上選擇如多肽、磷酸酯、聚乙二醇等一些生物相容性好的分子，增加胞膜穿透性，降低細胞毒性；（4）開發(fā)熒光成像與其他成像方式相結(jié)合的多模態(tài)成像?提高成像的安全性和檢測的準確性；（5）設(shè)計長波長