摘要：化学生物学综合实验是针对化学生物学专业高年级本科生开设的一门衔接本科-硕士教学的综合性实验课程。本文以“基于生物正交反应的蛋白质标记”科研融合型实验为例,结合化学生物学学科特点,将实验教学内容模块化,探索设计线上线下混合式-六环节教学方式,应用于本科生综合实验教学。经实践取得良好的教学效果,为综合型实验课程教学提供了参考与借鉴。

摘要：本文探索了四嗪生物正交点击-释放反应对多肽化合物的碳端释放效率,并尝试了其在固相合成中对多肽进行功能化修饰及温和切除上的应用。设计合成了13个反式环辛烯多肽衍生物,与四嗪发生生物正交反应后,多肽1 h释放率为90.0%~97.7%。该策略对多肽侧链官能团及肽链长度具有良好兼容性,扩大了四嗪生物正交点击-释放反应的应用范围。同时,设计合成新颖的双功能化反式环辛烯分子,在固相树脂上实现了对活性肽GIRLRG的荧光修饰,并利用四嗪点击-释放反应温和切除,为多肽的固相修饰、释放策略提供了新思路。

摘要：开发了一种基于邻近诱导的催化发夹组装和杂交链反应(CHA-HCR)的高灵敏度、无酶信号放大策略,用于癌症细胞原位蛋白质特异性糖基化高灵敏荧光成像和高效光动力治疗.设计了2种DNA探针,分别用于靶蛋白和聚糖的特异性标记,其中蛋白探针(PP)通过适配体识别MUC1蛋白,聚糖探针(GP)通过生物正交反应特异性结合唾液酸.由于邻近效应,PP中的CHA起始序列与相邻的GP杂交,并引发随后的CHA-HCR级联反应.最后,在靶蛋白的特定糖基化上形成具有多个荧光分子或光敏剂的延伸双链DNA,实现了细胞表面特定糖蛋白的高灵敏选择性成像分析和肿瘤细胞灭杀,为癌症的诊断和治疗提供了一条通用途径,也为通过靶向特定糖蛋白增强细胞毒效应的光动力治疗提供了工具.该策略为揭示糖基化机制、筛选聚糖相关生物标志物和开发靶向疗法提供了参考.

摘要：哺乳动物肠道中的微生物菌群在维持宿主生理状态和病理改变中起着非常重要的作用,因此肠道微生物菌群的检测对宿主健康有着重要意义.传统的染色标记方法存在着特异性差、与活菌不相容、受其他影响因素多等问题,因此限制了对肠道微生物形态以及功能方面的深入研究.在众多的成像技术中,荧光成像技术可以显示肠道中共生菌、致病菌以及机会性致病菌的位置,还可以提供有关细菌活力、代谢交换以及宿主和微生物之间的免疫相互作用等信息,且荧光成像检测技术具有无创、对组织损伤小、特异性高、灵敏度高等优点,所以在肠道微生物检测中得到了广泛的应用.荧光成像技术在肠道微生物菌群成像研究方面发挥着重要作用,而性能优越的荧光标记探针是肠道微生物菌群荧光成像的关键因素.本篇综述主要总结了针对不同的肠道菌群而设计的标记策略,主要包括荧光探针和同位素探针,分别就代谢标记、非代谢标记以及代谢产物的特异性标记等方法进行了总结讨论,最后对该研究方向的发展前景进行了展望.

摘要：目前,生物正交荧光探针正逐步发展为一种活细胞荧光成像的理想工具。在四嗪生物正交荧光增强型探针中,四嗪扮演着生物正交反应单元及荧光淬灭单元的双重角色,该类探针荧光的"关闭"与"开启"主要通过逆电子需求的Diels-Alder(IEDDA)生物正交反应实现。因此,为实现荧光成像的高信噪比及高特异性,本文探索设计并合成了一系列具有电子给体—π共轭—电子受体(D-π-A)结构的"开-关"型四嗪荧光探针,该系列探针与亲二烯体环辛炔发生IEDDA生物正交反应,原位生成的哒嗪结构可以充当电子受体,从而产生新的具有D-π-A效应的荧光染料,开启分子内电荷转移(intramolecular charge transfer,ICT)效应。通过调节给电子基团类型及共轭程度,实现了400~647 nm的荧光调控及高达500倍的荧光开启。本文的研究成果为四嗪生物正交荧光探针的进一步优化及其在分子影像和生物医学领域的应用奠定了基础。