用于顺序激活和精确监测线粒体ATP的光笼荧光化学传感器

《Advanced Functional Materials》：Photocaged Fluorescent Chemosensor for Sequential Activation and Precise Monitoring of Mitochondrial ATP

靶向线粒体的ATP化学传感器通过光活化实现精准检测，静息态发出绿色荧光（λex=450 nm, λem=535 nm）确认线粒体定位，光照释放笼结构暴露ATP反应基团，触发红色荧光（λex=560 nm, λem=581 nm），有效避免细胞质干扰，用于癌症细胞鉴别及线粒体能量研究。

　　

摘要

三磷酸腺苷（ATP）主要在线粒体中产生，是细胞过程的主要能量来源。传统的线粒体ATP化学传感器往往精度较低且特异性有限，因为它们可以与细胞质中的ATP发生反应而提前被激活。本文报道了一种可追踪的、针对线粒体的ATP化学传感器，该传感器配备了一个光激活的邻硝基苄基笼结构，从而实现了时空控制。在休眠状态下，该化学传感器会从示踪剂1-甲基-3-[2-(4-吡啶基)乙烯基]（λ_ex = 450 nm, λ_em = 535 nm）发出绿色荧光，便于实时追踪和确认其在线粒体中的位置。当确认被线粒体摄取后，光照会去除光激活笼结构，暴露出能与ATP反应的部分。这种激活会引发罗丹明与ATP之间的反应，产生红色荧光（λ_ex = 560 nm, λ_em = 581 nm），从而确保仅检测线粒体中的ATP，同时排除细胞质的干扰。作为首个能够精确监测线粒体ATP水平的平台，该化学传感器显示癌细胞系中的ATP水平高于正常细胞系，有助于区分癌细胞。这种“锁定-激活-检测”的设计既保证了空间精度，又实现了时间控制，有效防止了非目标部位的激活。这一创新为研究线粒体能量动态提供了可靠的工具，并在相关生物医学研究中具有巨大潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。