近日，药学院（药物研究所）博士后王凯在化学顶级学术期刊Journal of the American Chemical Society上发表题为“Reversible recognition-based boronic acid probes for glucose detection in live cells and zebrafish”的研究成果，实现了活体葡萄糖稳态的原位可视化成像与分析。
葡萄糖稳态的研究是当今生命科学研究的热点和前沿领域。葡萄糖的能量代谢如此经典和重要，但在科学研究中对其操控却非常困难。与机体细胞的一些基因或生理途径不同的是，人们无法通过关闭葡萄糖的相关代谢过程来探究它与其它途径的具体关联，因为这样会导致细胞能量枯竭甚至死亡，由此丢失可能的关联信息。特别是缺乏在复杂生物环境中可选择性识别和检测葡萄糖的传感器，致使人们无法了解细胞和机体层面葡萄糖稳态的调控机制以及与钙离子、ROS等重要生命信号分子的联系。
目前广泛使用的葡萄糖传感器主要包括示踪探针和酶法探针等。然而，这些方法仍无法完全满足人们对葡萄糖进行实时动态检测的需要，寻找对葡萄糖选择性识别和实时监测的新型检测工具仍存在重大挑战。围绕这一难题，研究人员设计合成了一种基于可逆性识别机制的硼酸葡萄糖探针Mc-CDBA和Ca-CDBA：首先，在原型分子PDBA苯硼酸对位引入助溶性基团氰基（-CN），以提高分子探针的生物相容性。同时由于-CN的吸电子诱导效应降低了探针的pKa,从而提高了针对葡萄糖的亲和力。其次，通过在PDBA（λex/em = 370/423 nm）蒽环β位引入共轭效应基团甲氧甲酰基（-COOCH3）和羧基（-COOH），以增加分子整体的共轭程度，使探针荧光发生红移（(Mc-CDBA, λex/em = 393/457 nm; Ca-CDBA, λex/em = 382/438 nm），成功将探针同时应用于细胞和斑马鱼的多维度成像，为临床活体葡萄糖稳态的临床医学研究以及代谢类疾病的研究诊断提供了技术工具。
硼酸可逆性识别葡萄糖作用机理图
该工作得到山东第一医科大学学术提升计划资助，药学院（药物研究所）为第一完成单位和通讯单位，在站博士后王凯为第一作者，陈启鑫副教授、姚庆强教授、Tony D. James教授以及山东师范大学李平教授等为通讯作者。近年来，我校大力实施“人才强校”战略，全校博士后站点“一体化”建设、“多元化”发展，聚焦培养优秀全职博士后，推出系列博士后引育创新举措，在站博士后的薪酬待遇和科研支持总经费达到国内较高水平，招收规模显著扩大、培养质量明显提升，博士后已成为校（院）学术水平快速提升的“先锋队”和“生力军”。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c13694
供稿：药学院（药物研究所） 科研部
