构建基于FRET机制的细胞器靶向一氧化碳荧光探针及对细胞/细胞器中一氧化碳进行定量研究

Carbon monoxide (CO) is one of the most important gaseous signal molecule in physiological environment. On one hand, CO plays a significant role in the signaling transduction processes. However, on the other hand, CO may cause toxicity. Thus, it is urgent need to develop a new method for quantitative detection of the concentrations of CO in cellular organelles. To address this key issue, based on our previous constructed fluorescence resonance energy transfer (FRET)-based ratiometric fluorescent probes and recently engineered CO fluorescent probes, in this project, we proposed to design new organelle-targeted ratiometric CO fluorescent probes with the FRET mechanism, which will be employed to quantify the concentrations of endogenous CO in living cells and organelles. The novel ratiometric fluorescent probes proposed in this project may provide theoretical guidance and experimental basis for solving the key problem of quantitative detection of CO concentrations in living organelles and may have practical significance for further understanding endogenous CO functions in living organisms.

一氧化碳（CO）是一种极其重要的内源性气体信号分子, 一方面在信号转导过程起重要作用，另一方面也会引起中毒。因此，发展一种快速、高灵敏、高选择性实时检测CO的方法来检测细胞及细胞器中CO的含量对研究其功能与病理是十分必要。针对目前缺乏比率型CO荧光探针来定量检测细胞及细胞器中CO含量的关键科学问题, 在项目申请人具有设计、合成基于FRET机制的比率荧光探针以及最近发展的一种检测内源性CO荧光探针的研究基础上，本项目旨在通过FRET机制，构建具有细胞器靶向功能的新型比率型CO荧光探针，并利用该系列新型比率探针进一步对细胞及细胞器中CO进行定量研究。该项目可为解决目前缺乏具有细胞器靶向功能的比率型CO荧光探针，无法快速、高效、无损伤来定量检测细胞及细胞器中CO浓度的瓶颈问题提供理论指导和实验依据，具有十分重要的科学意义和实用价值。

一氧化碳（CO）是一种极其重要的内源性气体信号分子,一方面在信号转导过程起重要作用，另一方面也会引起中毒。因此，发展一种快速、高灵敏、高选择性实时检测CO的方法来检测细胞及细胞器中CO的含量对研究其功能与病理是十分必要。针对目前缺乏比率型CO荧光探针来定量检测细胞及细胞器中CO含量的关键科学问题,在项目申请人具有设计、合成基于FRET机制的比率荧光探针以及最近发展的一种检测内源性CO荧光探针的研究基础上，本项目旨在通过FRET机制，构建具有细胞器靶向功能的新型比率型CO荧光探针，并利用该系列新型比率探针进一步对细胞及细胞器中CO进行定量研究。该项目可为解决目前缺乏具有细胞器靶向功能的比率型CO荧光探针，无法快速、高效、无损伤来定量检测细胞及细胞器中CO浓度的瓶颈问题提供理论指导和实验依据，具有十分重要的科学意义和实用价值。在该项目的资助下，本研究小组取得了一系列重要的研究成果，例如，利用双荧光寿命探针验证细胞器相互作用的调控机制；用于小鼠急性炎症病理诊断和治疗评价的具有深层组织穿透的可激活荧光-光声集成探针；可激活光声探针原位成像内源性CO在小鼠炎症模型；一种具有潜在的癌症诊断和治疗(IDT)作用的CO荧光探针；基于ICT-FRET双机制的超灵敏荧光探针在体外和体外成像β-半乳糖苷酶；近红外内质网靶向荧光探针可视化内质网应激期间二氧化硫的波动；近红外半胱氨酸荧光成像研究大气颗粒物污染下糖尿病小鼠线粒体氧化应激；电荷依赖策略使单个荧光探针研究脂滴之间的相互作用关系；原生状态下直接可视化线粒体渗透性过渡孔开口的渗透率控制探针；新型极性荧光探针用于细胞凋亡过程中溶酶体和质膜的双色显示等。这些新型荧光探针的开发将有利于探索细胞器之间的相互作用以及CO等常见生物分子与相关生理过程、疾病产生与发展机制，并且为相关疾病的诊断和治疗提供新的研究工具，对研发治疗相关疾病的药物具有十分重要意义。