谷胱甘肽(glutathiose,r-glutamyl cysteingl +glycine,GSH)是一種含γ-酰胺鍵和巰基的三肽，由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸組成。存在于幾乎身體的每一個(gè)細(xì)胞。谷胱甘肽能幫助保持正常的免疫系統(tǒng)的功能，并具有抗氧化作用和整合解毒作用，半胱氨酸上的巰基為其活性基團(tuán)（故常簡寫為G-SH），易與某些藥物（如撲熱息痛）、毒素（如自由基、碘乙酸、芥子氣，鉛、汞、砷等重金屬）等結(jié)合，而具有整合解毒作用。谷胱甘肽具有廣譜解毒作用，不僅可用于藥物，更可作為功能性食品的基料，在延緩衰老、增強(qiáng)免疫力、抗腫瘤等功能性食品廣泛應(yīng)用。

 

近日，中科院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究組首次發(fā)展了一類在活體細(xì)胞中選擇性檢測谷胱甘肽(GSH)的反應(yīng)型熒光傳感器，相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。

 

自由基損傷是組織損傷的重要分子機(jī)制之一，許多疾病，如心臟病、阿爾茨海默氏癥、帕金森氏癥和腫瘤等的損傷機(jī)制中都有自由基的參與。

 

“含巰基的生物小分子，如半胱氨酸(Cys)、同型半胱氨酸(Hcy)、GSH，會通過清除生物體系內(nèi)過多的自由基來維持氧化還原平衡。”該研究組副研究員陳玉哲說。

 

據(jù)介紹，作為細(xì)胞內(nèi)含量最多的含巰基生物小分子，GSH不僅參與了細(xì)胞抗氧化反應(yīng)、維持機(jī)體的氧化還原平衡，還參與了調(diào)節(jié)細(xì)胞增生、機(jī)體免疫應(yīng)答以及在神經(jīng)系統(tǒng)中充當(dāng)神經(jīng)調(diào)質(zhì)和神經(jīng)遞質(zhì)的作用。

 

然而，含巰基的生物小分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)活性的相似性，往往使得一般檢測GSH的熒光探針對Cys和Hcy產(chǎn)生相同或相似的響應(yīng)。因此，發(fā)展高選擇性檢測GSH的熒光傳感器仍然存在巨大挑戰(zhàn)。在文章中，研究組報(bào)道了一類基于單氯代BODIPY類衍生物的比率式熒光化學(xué)傳感器。不同于傳統(tǒng)的熒光檢測機(jī)理，研究組利用了全新的“兩步反應(yīng)”，將GSH與Cys和Hcy區(qū)分開來。

 

“常規(guī)的檢測，主要是通過巰基和傳感器之間發(fā)生反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，因而對GSH、Cys和Hcy會產(chǎn)生相似的響應(yīng)；而我們利用新穎的兩步反應(yīng)機(jī)制，Cys和Hcy通過巰基和氨基的協(xié)同反應(yīng)最終生成氨基取代的產(chǎn)物，而GSH生成巰基取代的產(chǎn)物，使其在光譜上產(chǎn)生明顯的變化，與Cys和Hcy區(qū)分開來。”陳玉哲闡述。

 

業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，該成果將為研究腫瘤、心臟病、衰老等疾病的影響及診療手段提供新的方法。據(jù)了解，相關(guān)研究工作得到了國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金、科技部“973”計(jì)劃以及中科院“百人計(jì)劃”的資助。