摘要
铜元素是排在铁元素和锌元素之后，生物体内含量处于第三位的必需微量金属元素。铜元素在细胞中以铜离子形式存在，参与许多生理相关反应。铜在生理代谢中起到调节的作用，是人体必需的微量元素。铜作为各种酶的辅助因子参与生物过程，如呼吸、神经递质合成和代谢、基因表达和抗氧化防御。而线粒体作为细胞中铜离子代谢中心，储存铜离子用于组装细胞色素c氧化酶和抗氧化酶超氧化物歧化酶。但是线粒体铜离子代谢异常会引起各种致命疾病，如威尔逊病、门氏综合征以及神经退行性疾病。因此，能够监测细胞线粒体铜离子的动态变化，研究线粒体铜离子对线粒体功能的影响具有重要意义。本论文设计了近红外亚铜离子荧光探针 Mito-SiCu，研究细胞线粒体亚铜离子和斑马鱼亚铜离子的动态变化。具体研究内容如下： 1．通过修饰硅基罗丹明，以多聚硫醚为亚铜离子识别基团，合成了近红外亚铜离子荧光探针Mito-SiCu。对其在溶液中的研究表明：在pH = 7的缓冲溶液中，Mito-SiCu与Cu+作用达到饱和后，具有近红外吸收与发射波长，荧光量子产率高达 30%，并且对亚铜离子特异性响应且荧光响应倍数高达10倍。除此以外，Mito-SiCu的光稳定性和化学稳定性良好。 2．由于具有良好的生物相容性，将探针 Mito-SiCu 应用于细胞成像，实验结果表明：探针与线粒体商业染料共定位系数达到 0.954，与线粒体内膜 COX8A 荧光蛋白共定位系数达到0.940，证明Mito-SiCu可灵敏的检测线粒体中Cu+含量的变化，并且探针在细胞中光稳定性实验证明可应用于长时间细胞中的Cu+成像。 3．将探针Mito-SiCu应用于斑马鱼成像，实验结果表明：探针Mito-SiCu可以将斑马鱼体内亚铜离子含量以及分布可视化。成像结果显示出头部，脊柱，腹部荧光强度较高，即神经系统中的铜浓度相对高一些，这与神经系统对铜需求量大一致。并且 Mito-SiCu 可以检测出 BCS 构建的斑马鱼缺铜模型和 ATP7A 突变体斑马鱼模型中铜含量的下降。进一步放大对比 ATP7A 突变体斑马鱼的脑部，脊柱，眼部中铜含量的变化，可以清晰观测到不同程度的铜含量降低。
NETL