分享一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章，题目为“Controlling Intramolecular Rotation with Five-Membered Heterocycles Facilitates the Design of Highly Cell-Permeable Xanthene-Based Fluorogenic Probes”，通讯作者是来自大阪大学的Kazuya Kikuchi教授和九州大学的Yuichiro Hori，他们主要研究荧光探针。这篇文章中作者开发了一种高细胞通透性的基于氧杂蒽的荧光探针。

荧光探针可以提供高灵敏度和无背景成像，为检测活细胞中的生物分子提供了直接且高效的方法。然而在无洗涤成像中实现高信噪比、靶标特异性和细胞通透性仍是较大的挑战。本文报道了一类新型荧光团，将黄嘌呤9位苯环替换为五元杂环，该结构修饰提高了分子的构象柔韧性，促进了自由分子内旋转，产生非荧光状态（OFF）；当处于高粘度环境或结合靶点导致旋转受限时则激活荧光（ON）。该方法可以实现高细胞通透性和强荧光活化而无需洗涤。

首先作者设计了基于呋喃和噻吩的罗丹明荧光团，并验证其依赖旋转的荧光开关机制。随后，作者将荧光团与HaloTag等自标记蛋白标签的配体连接，荧光团连接HaloTag后限制旋转从而发光。

作者使用不同的荧光团构建了一系列高细胞渗透性、免洗活细胞成像探针，实现了高度靶向选择性。

作者通过引入磺酸基团进一步改善了光稳定性、水溶性、亮度，可用于超分辨显微成像（例如微管蛋白）。

最后，作者用HaloTag实时观察了内质网应激状态下形成的轮状结构，此外偶联蛋白配体设计针对BRD4和EGFR的非共价结合荧光探针，用于检测细胞内蛋白表达水平。

总之，本文开发了一种限制五元环旋转而调控的新型荧光探针，解决了传统罗丹明探针在细胞渗透、背景干扰等的局限，为活细胞中免洗成像提供了有力工具。

本文作者：WYJ

责任编辑：WYQ

DOI：10.1021/jacs.5c12696

原文链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c12696