基于构象自适荧光团构建的比率型荧光探针及脂滴原位可视化研究

doi:10.7503/cjcu20250204

高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (12): 20250204.doi: 10.7503/cjcu20250204

基于构象自适荧光团构建的比率型荧光探针及脂滴原位可视化研究

周意超¹, 田贺¹, 韩海浩², 王辰瀚¹, 胡习乐¹, 贺晓鹏¹()

^1.结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室，费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心，华东理工大学化学与分子工程学院，上海 200237
^2.烟台新药创制山东省实验室，烟台 264117

收稿日期:2025-07-22 出版日期:2025-12-10 发布日期:2025-10-30
通讯作者: 贺晓鹏 E-mail:xphe@ecust.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(92253306);国家自然科学基金(82130099);国家自然科学基金(22477030)

Fluorescent Probes Constructed Based on Conformationally-adaptive Fluorophores for the In⁃situ Visualization of Lipid Droplets

ZHOU Yichao¹, TIAN He¹, HAN Haihao², WANG Chenhan¹, HU XiLe¹, HE Xiaopeng¹()

^1.Key Laboratory for Advanced Materials and Joint International Research Laboratory of Precision Chemistry and Molecular Engineering，Feringa Nobel Prize Scientist Joint Research Center，Frontiers Center for Materiobiology and Dynamic Chemistry，School of Chemistry and Molecular Engineering，East China University of Science and Technology，Shanghai 200237，China
^2.Shandong Laboratory of Yantai Drug Discovery，Bohai Rim Advanced Research Institute for Drug Discovery，Yantai 264117，China

Received:2025-07-22 Online:2025-12-10 Published:2025-10-30
Contact: HE Xiaopeng E-mail:xphe@ecust.edu.cn
Supported by:
the National Nature Science Foundation of China(92253306)

1. ESM to 20250204.pdf(911KB)

摘要/Abstract

摘要：

通过具有双荧光发射特性、亲脂的“构象自适”荧光基团N，N'-二苯基-二氢二苯并[a，c]吩嗪（DPAC）与线粒体靶向基团三苯基膦（TPP）之间的偶联，构建了可对脂滴（LD）和线粒体双重标记的比率型荧光探针 TPP⁃DPAC. 通过将探针与油酸（OA）诱导胞内LD生成的HepG2细胞共孵育，证实了探针能同时对LD和线粒体进行标记，荧光成像共定位系数（R_r）分别为0.96和0.95. 进一步实验表明，由于探针对所处的细胞微环境构象自适应，可动态发生红/蓝荧光信号变化，从而实现细胞中LD形成与融合等动态事件的原位示踪. 该比率型荧光探针为监测细胞内LD代谢过程及其与线粒体的相互作用提供了可视化工具，也为探究LD与其它亚细胞器的相互作用提供了新策略.

关键词: 荧光探针, 脂滴, 线粒体, 荧光成像

Abstract:

In this study， a ratiometric fluorescent probe， TPP⁃DPAC， was developed for dual labeling of lipid droplets（LDs） and mitochondria. This probe was constructed by conjugating the lipophilic "conformational adaptive" fluorophore N，N'-diphenyl-dihydrodibenzo［a，c］phenazine（DPAC）—which exhibits dual fluorescence emission—with the mitochondrial-targeting group triphenylphosphine（TPP）. By co-incubating OA-induced HepG2 cells with the probe to stimulate LD formation， it was demonstrated that TPP⁃DPAC could simultaneously label both LDs and mitochondria. The fluorescence imaging co-localization coefficients（Rr） were 0.96 and 0.95， respectively. Further experiments revealed that the probe undergoes dynamic changes in red/blue fluorescence signals due to its conformational adaptation to the local cellular microenvironment， thereby enabling in situ tracing of dynamic cellular processes such as LD formation and fusion. This ratiometric fluorescent probe provides a visualization tool for monitoring intracellular LD metabolism and its interaction with mitochondria， and offers a new strategy for studying interactions between LDs and other subcellular organelles.

Key words: Fluorescent probe, Lipid droplet, Mitochondria, Fluorescence imaging

中图分类号:

O657

TrendMD:

周意超, 田贺, 韩海浩, 王辰瀚, 胡习乐, 贺晓鹏. 基于构象自适荧光团构建的比率型荧光探针及脂滴原位可视化研究. 高等学校化学学报, 2025, 46(12): 20250204.

ZHOU Yichao, TIAN He, HAN Haihao, WANG Chenhan, HU XiLe, HE Xiaopeng. Fluorescent Probes Constructed Based on Conformationally-adaptive Fluorophores for the In⁃situ Visualization of Lipid Droplets. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(12): 20250204.

参考文献 46

[1]	Chen X.， Wu X.， Wu H.， Zhang M.， Nat. Neurosci.， 2020， 23（3）， 301—310
[2]	Zhao Y. G.， Zhang H.， Dev. Cell， 2020， 55（1）， 30—44
[3]	Yang X. Z.， Yao S.， Wu J.， Diao J.， He W.， Guo Z.， Chen Y.， Smart Molecules， 2024， 2（4）， e20240040
[4]	Wang W. J.， Mu X.， Tan C. P.， Wang Y. J.， Zhang Y.， Li G.， Mao Z. W.， J. Am. Chem. Soc.， 2021， 143（30）， 11370—11381
[5]	Dahiwadkar R.， Rajput D.， Singh D.， Soppina V.， Kanvah S.， New J. Chem.， 2023， 47（21）， 10016—10024
[6]	Riback J. A.， Zhu L.， Ferrolino M. C.， Tolbert M.， Mitrea D. M.， Sanders D. W.， Wei M. T.， Kriwacki R. W.， Brangwynne C. P.， Nature， 2020， 581（7807）， 209—214
[7]	Liu J.， Spruijt E.， Miserez A.， Langer R.， Nat. Rev. Mater.， 2023， 8， 139—141
[8]	Gros F.， Muller S.， Nat. Rev. Nephrol.， 2023， 19， 366—383
[9]	Park S. J.， Juvekar V.， Jo J. H.， Kim H. M.， Chem. Sci.， 2020， 11（2）， 596—601
[10]	Chauhan N.， Koli M.， Ghosh R.， Majumdar A. G.， Ghosh A.， Ghanty T. K.， Mula S.， Patro B. S.， JACS Au， 2024， 4（8）， 2838—2852
[11]	Liu X.， Chang Y. T.， Chem. Soc. Rev.， 2022， 51（5）， 1573—1591
[12]	Dou W.， Han H.， Sedgwick A. C.， Zhu G.， Zang Y.， Yang X.， Yoon J.， D. Tony， Li J.， He X.， Sci. Bull.， 2022， 67（8）， 853—878
[13]	Hu X.， Gan H.， Gui W.， Yan K.， Sessler J. L.， Yi D.， Tian H.， He X.， PNAS， 2024， 121（37）， e2408716121
[14]	Wang S.， Zhou K.， Lyu X.， Li H.， Qiu Z.， Zhao Z.， Tang B. Z.， CBMI， 2023， 1（6）， 509—521
[15]	Li G.， Zhang L.， Zheng H.， Huang L.， Li Z.， Li W.， Lin W.， Anal. Chem.， 2023， 95（42）， 15795—15802
[16]	Shi W. J.， Yan X. H.， Yang J.， Wei Y. F.， Huo Y. T.， Su C. L.， Yan J. W.， Han D.， Niu L.， Anal. Chem.， 2023， 95（25）， 9646—9653
[17]	Li S.， Wang P.， Ye M.， Yang K.， Cheng D.， Mao Z.， He L.， Liu Z.， Anal. Chem.， 2023， 95（11）， 5133—5141
[18]	Wang K. N.， Liu L. Y.， Mao D.， Xu S.， Tan C. P.， Cao Q.， Mao Z. W.， Liu B.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2021， 60（27）， 15095—15100
[19]	Meng F.， Niu J.， Zhang H.， Yang R.， Lu Q.， Niu G.， Liu Z.， Yu X.， Anal. Chem.， 2021， 93（34）， 11729—11735
[20]	Liu Y.， Gong X. T.， Wang K. N.， He S.， Wang Y.， Lin Q.， Liu Z.， Yu X.， Liu B.， Mater. Horiz.， 2024， 11（14）， 3287—3297
[21]	Chen Y.， Li A.， Li X.， Tu L.， Xie Y.， Xu S.， Li Z.， Adv. Mater.， 2023， 35（20）， 2211917
[22]	Dou W. T.， Chen W.， He X. P.， Su J.， Tian H.， Faraday Discuss.， 2017， 196， 395—402
[23]	Dou W. T.， Qin Z. Y.， Li， J.， Zhou D. M.， He X. P.， Sci. Bull.， 2019， 64（24）， 1902—1909
[24]	Dou W. T.， Wang X.， Liu T.， Zhao S.， Liu J. J.， Yan Y.， Li J.， Zhang C.， Sedgwick A. C.， Tian H.， Sessler J. L.， Zhou D.， He X.， Chem， 2022， 8（6）， 1750—1761
[25]	Hu X. L.， Gan H. Q.， Qin Z. Y.， Liu Q.， Li M.， Chen D.， Sessler J. L.， Tian H.， He X. P.， J. Am. Chem. Soc.， 2023， 145（16）， 8917—8926
[26]	Zhang Z.， Sun G.， Chen W.， Su J.， Tian H.， Chem. Sci.， 2020， 11（29）， 7525—7537
[27]	Chen X.， Yuan S.， Qiao M.， Jin X.， Chen J.， Guo L.， Su J.， Qu D. H.， Zhang Z.， J. Am. Chem. Soc.， 2023， 145（48）， 26494—26503
[28]	Xu W. T.， Li X.， Wu P.， Li W. J.， Wang Y.， Xu X. Q.， Wang X. Q.， Chen J.， Yang H. B.， Wang W.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2024， 63（12）， e202319502
[29]	Ramos‐Soriano J.， Benitez‐Benitez S. J.， Davis A. P.， Galan M. C.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2021， 60（31）， 16880—16884
[30]	Toldo J.， El Bakouri O.， Solà M.， Norrby P. O.， Ottosson H.， ChemPlusChem， 2019， 84（6）， 712—721
[31]	Zhang Z.， Wu Y. S.， Tang K. C.， Chen C. L.， Ho J. W.， Su J.， Tian H.， Chou P. T.， J. Am. Chem. Soc.， 2015， 137（26）， 8509—8520
[32]	Gong J.， Wei P. F.， Liu J.， Chen Y.， Zhao Z.， Zhao W.， Xie H.， Ma C.， Lam J. W. Y.， Wong K. S.， Li Y.， Tang B. Z.， Aggregate， 2023， 4（2）， e265.
[33]	Huang W.， Sun L.， Zheng Z.， Su J.， Tian H.， Chem. Commun.， 2015， 51（21）， 4462—4464
[34]	Chen J.， Wu Y.， Wang X.， Yu Z.， Tian H.， Yao J.， Fu H.， Phys. Chem. Chem. Phys.， 2015， 17（41）， 27658—27664
[35]	Sun G.， Zhou H.， Liu Y.， Li Y.， Zhang Z.， Mei J.， Su J.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2018， 10（23）， 20205—20212
[36]	Zheng Z.， Dong Q.， Gou L.， Su J. H.， Huang J.， J. Mater. Chem. C， 2014， 2（46）， 9858—9865
[37]	Humeniuk H. V.， Rosspeintner A.， Licari G.， Kilin V.， Bonacina L.， Vauthey E.， Sakai N.， Matile S.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2018， 57（33）， 10559—10563
[38]	Wang S.， Zhou B.， Wang N.， Yu C.， Yang N.， Chen J.， Wu Q.， Zhang C.， Li L.， Huang W.， Chinese Chem. Lett.， 2020， 31（11）， 2897—2902
[39]	Zielonka J.， Joseph J.， Sikora A.， Hardy M.， Ouari O.， Vasquez⁃Vivar J.， Cheng G.， Lopez M.， Kalyanaraman B.， Chem. Rev.， 2017， 117（15）， 10043—10120
[40]	Chen X. C.， Tang G. X.， Luo W. H.， Shao W.， Dai J.， Zeng S. T.， Huang Z. S.， Chen S. B.， Tan J. H.， J. Am. Chem. Soc.， 2021， 143（49）， 20779—20791
[41]	Liu Y.， Li X.， Shi W.， Ma H.， Chem. Commun.， 2022， 58（92）， 12815-12818
[42]	Li H.， Shi W.， Li X.， Hu Y.， Fang Y.， Ma H.， J. Am. Chem. Soc.， 2019， 141（45）， 18301—18307
[43]	Wan W.， Zeng L， Jin W.， Chen X.， Shen D.， Huang Y.， Wang M.， Bai Y.， Lyu H.， Dong X.， Gao Z.， Wang L.， Liu X.， Liu Y.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2021， 133（49）， 26069—26075
[44]	Weidlich D.， Honecker J.， Gmach O.， Wu M.， Burgkart R.， Ruschke S.， Franz D.， Menze B. H.， Skurk T.， Hauner H.， Kulozik U.， Karampinos D. C.， Magn. Reson. Med.， 2019， 81（6）， 3427—3439
[45]	Hu X. L.， Gan H. Q.， Qin Z. Y.， Liu Q.， Li M.， Chen D. J.， Sessler J. L.， Tian H.， He X. P.， J. Am. Chem. Soc.， 2023， 145（16）， 8917—8926
[46]	Dou W. T.， Wang X.， Liu T.， Zhao S.， Liu J. J.， Yan Y.， Li J.， Zhang C. Y.， Sedgwick A. C.， Tian H.， Sessler J. L.， Zhou D. M.， He X. P.， Chem， 2022， 8（6）， 1750—1761

基于构象自适荧光团构建的比率型荧光探针及脂滴原位可视化研究

Fluorescent Probes Constructed Based on Conformationally-adaptive Fluorophores for the In⁃situ Visualization of Lipid Droplets

RichHTML

PDF (PC)

补充材料

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献 46

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	江霆杰, 曹珏然, 姚胜峰, 宋健, 李娜, 陈永颖, 李唯, 张浩然, 雷炳富. 菠菜基水溶红色荧光碳点的微波合成及Pb²⁺荧光检测性能[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(6): 20250082.
[2]	薛小矿, 李建, 梁焕仪, 王一颖, 葛介超. 红光发射线粒体靶向铁掺杂碳点通过类过氧化物酶活性诱导铁死亡进行肿瘤治疗[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(6): 20250094.
[3]	蒙化, 阿华英, 罗平馨, 张艳丽, 高连训, 王红斌, 杨文荣, 庞鹏飞. 聚胸腺嘧啶-铜纳米簇/适体-金纳米粒子荧光探针用于微囊藻毒素-LR传感分析[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(5): 20250008.
[4]	杨倩, 屠鹏, 郝振芳, 崔彦君, 边红霞. 荧光探针对植物组织乙烯释放的监测及在白熟期番茄中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(5): 20240517.
[5]	陈壹刘, 宗洪凤, 段兆龙, 张一鹏, 高妍, 李超, 刘洋, 高云. 基于锌配合物的一氧化氮荧光探针的构建及其细胞成像[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(2): 20240370.
[6]	姜维娜, 姜海建, 周惠, 成伟唯. 基于多面体低聚倍半硅氧烷的有机-无机杂化纳米复合材料用于锌离子荧光传感器[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(12): 20250237.
[7]	范红婷, 徐佳彤, 齐春轩, 马恒昌. 新型荧光碳点的一步法制备及细胞成像性能[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(11): 20250166.
[8]	李滨汐, 张燕, 姚栋. 具有磁共振/荧光双模式成像功能的Fe₃O₄/CuInS₂二元超粒子[J]. 高等学校化学学报, 2025, 46(1): 20240274.
[9]	张慧莲, 杨新杰, 李军, 李泉, 张福娟, 张艳丽, 王红斌, 杨文荣, 庞鹏飞. 基于N掺杂Ti₃C₂ MXene量子点的荧光探针用于Hg²⁺和S^2-的传感检测[J]. 高等学校化学学报, 2024, 45(5): 20230504.
[10]	李红雨, 张洪新. 新型稀土近红外荧光探针用于活体多重成像[J]. 高等学校化学学报, 2024, 45(12): 20240181.
[11]	王超, 贾爱萍, 张亚雯, 陈光. 3，4-二甲氧基查尔酮荧光探针用于人血清白蛋白的检测[J]. 高等学校化学学报, 2024, 45(10): 20240273.
[12]	常丽颖, 凌鑫宇, 陈和祺, 王雪, 刘涛. 基因编辑在线粒体疾病中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(3): 20220363.
[13]	符芳媚, 徐梦如, 梁梓珊, 黄斯锐, 李晖, 张浩然, 李唯, 郑明涛, 雷炳富. 共轭尺寸和表面氧化协同触发的红色荧光碳点用于有机溶剂中痕量水的检测[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(2): 20220464.
[14]	顾亚琴, 丁劲峰, 陈金娥, 谢文娜, 肖林霞. 咔唑近红外荧光探针可视化线粒体及体内成像应用[J]. 高等学校化学学报, 2023, 44(12): 20230367.
[15]	赵永梅, 穆叶舒, 洪琛, 罗稳, 田智勇. 双萘酰亚胺衍生物用于检测水溶液中的苦味酸[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(3): 20210765.