综述分享|基于小分子的荧光化学传感器，用于成像特定细胞区域内的微环境

2021-12-28

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▉ 导语

今天给大家分享一篇广西大学林伟英和巴斯大学Tony D. James团队合作发表在期刊 Chem.Soc.Rev.上的综述：Small molecule based fluorescent chemosensors for imaging the microenvironment within specific cellular regions

摘要

微环境（局部环境），包括粘度、温度、极性、缺氧和酸性-碱性状态(pH)，在细胞过程中起着不可或缺的作用。值得注意的是，细胞器需要一个适当的微环境来执行其特定的生理功能，而微环境稳态的破坏可能会导致细胞器的功能障碍，从而导致紊乱和疾病的发展。因此，监测特定细胞器内的微环境对于理解细胞器相关的生理病理至关重要。在过去的几年里，许多荧光探针已经被开发出来，以帮助揭示特定细胞区域内的微环境的变化。鉴于全面了解特定细胞区域的微环境对于进一步探索生命事件具有重要意义，因此迫切需要对这一课题进行全面的总结。然而，最近还没有关于细胞微环境的小分子荧光化学传感器发表过全面和关键的综述。本文综述了2015年以来小分子荧光探针用于特定细胞区域微环境成像的研究进展，包括线粒体、溶酶体、脂滴、内质网、高尔基体、细胞核、细胞质基质和细胞膜。根据探针对微环境因素的检测，包括极性、粘度、温度、pH值和缺氧等，在亚细胞器水平下进行了进一步的分类。值得注意的是，在每一类研究中，对设计原理、化学合成、识别机制、荧光信号和生物成像的应用进行了总结和比较。此外，还分析了目前微环境敏感探针的局限性，并概述了未来的发展前景。简而言之，本综述全面总结并强调了自2015年以来，基于小分子的荧光探针在传感和成像特定细胞区域内的微环境方面取得的最新进展。

大纲

这篇综述，全面强调了基于小分子的荧光传感器对特定亚细胞细胞器内的微环境进行成像的最新进展。本文将根据探针染色的特定细胞区域进行介绍，并在每个亚细胞器中对探针对微环境因素的检测进行总结（图1）。

图1 微环境中的荧光探针综述

正文目录

2 用于线粒体微环境的小分子荧光化学传感器

2.1.线粒体的结构和功能

2.2.用来检测线粒体粘度的荧光化学传感器

2.3 线粒体极性的荧光化学传感器

2.4 线粒体pH的荧光化学传感器

2.5.用于线粒体缺氧的荧光化学传感器

2.6.用于线粒体温度的荧光化学传感器

3 用于溶酶体微环境的小分子荧光化学传感器

3.1.溶酶体的结构和功能

3.2.溶酶体靶向荧光粘度化学传感器

3.3.以溶酶体为目标的极性荧光化学传感器

3.4.用于pH的溶酶体靶向荧光化学传感器

3.5.用于溶酶体缺氧的荧光化学传感器

3.6.溶酶体靶向荧光温度化学传感器

4.针对脂滴(LDs)微环境的小分子荧光化学传感器

4.1. LDs的结构和功能

4.2.用来检测LD粘度的荧光化学传感器

4.3.用于LD极性的荧光化学传感器

4.4.LDs pH的荧光化学传感器

4.5.检测LDs中缺氧的荧光化学传感器

5 内质网(ER)定位的小分子作为ER微环境的化学传感器

5.1.ER的结构和功能

5.2.靶向ER的小分子作为粘度的化学传感器

5.3.靶向ER的小分子作为极性的化学传感器

5.4.ER定位的小分子作为pH的化学传感器

5.5.ER定位的小分子作为缺氧的化学传感器

6 用于高尔基体微环境的小分子荧光化学传感器

6.1.高尔基体的结构和功能

6.2.研究高尔基体极性的荧光化学传感器

6.3.高尔基体pH的荧光化学传感器

7 用于核微环境的小分子荧光化学传感器

7.1.细胞核的结构和功能

7.2.用来检测核粘度的荧光化学传感器

7.3.用于核极性的荧光化学传感器

8 用于细胞质基质微环境的小分子荧光化学传感器

8.1.细胞质基质的组成和功能

8.2.细胞质基质粘度的荧光化学传感器

8.3.细胞质基质极性的荧光化学传感器

8.4.细胞质基质pH的荧光化学传感器

8.5.细胞质基质缺氧的荧光化学传感器

9 用于细胞膜微环境的小分子荧光化学传感器

9.1.细胞膜的组成和功能

9.2.用来检测细胞膜粘度的荧光化学传感器

9.3.用于细胞膜极性的荧光化学传感器

参考文献：

Yin, J.; Huang, L.; Wu, L.; Li, J.; James, T. D.; Lin, W., Small molecule based fluorescent chemosensors for imaging the microenvironment within specific cellular regions. Chem Soc Rev 2021, 50 (21), 12098-12150.

DOI:10.1039/d1cs00645b

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