Kétszeresen fluorogén festékeket fejlesztettek Lendület-kutatók szuperfelbontású mikroszkópokhoz

„Munkánk során olyan fluoreszcens jelzővegyületek előállítása volt a célunk, melyek egyrészt kiküszöbölik az élő szervezetekben található természetes fluorofórok okozta autofluoreszcenciát, másrészről az elreagálatlan, nem specifikusan megkötött vegyületek által kibocsátott háttér-fluoreszcenciát” – mondta vizsgálataikról Kele Péter, a kutatócsoport vezetője. E két feltételen kívül az is fontos szempont volt, hogy a jelzést olyan kémiai reakcióval hajtsák végre, mely szelektív és biológiai környezetben is lejátszódik. E feltételek mindegyikét szem előtt tartva a szilícium-rodamin vázas fluoreszcens vegyületekre esett a kutatók választása. Kozma Eszter, Gemma Estrada Girona, Giulia Paci, Edward Lemke, Kele Péter: Bioorthogonal Double-Fluorogenic Siliconrhodamine Probes for Intracellular Superresolution Microscopy, Chem. Commun. 2017, doi: 10.1039/c7cc02212cEredményeikről a brit Royal Society of Chemistry folyóiratában, a Chemical Communicationsben számoltak be.

Az új fluoreszcens jelzővegyület Ábra: Kele Péter

A szilícium-rodamin vázas fluoreszcens vegyületek a látható fény távoli vörös, illetve közeli infravörös tartományában bírhatók fluoreszcenciára, ahol a természetes fluorofórok már nem gerjeszthetők, így a folyamat minimális autofluoreszcenciát eredményez.

Az elreagálatlan reagensek miatt bekövetkező nem specifikus háttér-fluoreszcencia kiküszöbölésére olyan vegyületeket terveztek, amelyek csak a specifikus kémiai reakciót követően válnak fluoreszcenssé. Az ilyen típusú vegyületeket fluorogéneknek nevezi a szakirodalom. A bioortogonális reakciók olyan kémiai átalakításokat foglalnak magukba, amelyek biológiai környezetben, nagy szelektivitással játszódnak le. E reakciók közül kiemelkedő jelentőségű az ún. inverz elektronigényű Diels–Alder-reakció, mely feszült gyűrűs cikloalkénok és tetrazinok közt játszódik le.

A tetrazinmotívum – azonkívül, hogy bioortogonálisan alkalmazható funkciós csoport – megfelelően tervezett molekulák esetében képes fluoreszcens vázak fluoreszcenciájának kioltására, ezáltal fluorogénné téve őket. A reakció során ugyanis a tetrazin átalakul, és ezt követően már nem képes kioltani a fluoreszcenciát, így annak intenzitása többszörösére nő.

A A kutatás az MTA Lendület Programjának (LP2013-55/2013) és az NKFIH (OTKA-NN-116265) támogatásával valósult megkutatócsoport által előállított vegyületeknek továbbá egy másik, a közeg polaritásától függő fluorogén jellegük is van. Ez azt jelenti, hogy apoláris környezetben – mint például amilyenek a jelzővegyületek nem specifikus kötődéséért felelős hidrofób felszínek – nem fluoreszcensek, míg poláris közegben igen. Mindezen tulajdonságoknak köszönhetően az új vegyületek lehetővé tették, hogy sejten belül, előzetesen feszültgyűrűs cikloalkénnal módosított vázfehérjéket specifikus jelöléssel lássanak el, és szuperfelbontású mikroszkópiával láthatóvá is tegyenek, a referenciafestékhez képest jobb felbontással.