CN106226274A - 一种基于bix‑Zn（II）和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用 - Google Patents

一种基于bix‑Zn（II）和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于bix‑Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用，所述FRET体系应用于GTP选择性的荧光识别，本发明建立了基于1，4‑二甲基咪唑苯的锌离子络合物(简称bix‑Zn(II))和Hoechst33342染料之间的FRET过程，并实现了其对GTP选择性的荧光识别和测定。GTP可以引起bix‑Zn(II)在341nm处出现新荧光峰，该峰位置正好能够与染料Hoechst33342吸收峰位置重叠，从而使得FRET过程得以实现。相对于没有加入染料之前，该FRET过程使体系可测定的荧光信号发生很大红移，增大了体系测定的Stokes位移，有利于复杂生物背景中相关样品的测定。

Description

一种基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的 应用
技术领域
本发明涉及荧光共振能量转移技术领域，具体是一种基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用。
背景技术
作为生命遗传因子核酸的主要组成成分之一，鸟苷三磷酸(GTP)与很多生命体的活动密不可分，在很多重要生物过程中起着关键作用。GTP首先是机体的能量提供者，能够为细胞活动提供机体所必须的能量。其次，GTP参与了柠檬酸循环、cGMP合成以及RNA合成等重要生命过程。再次，GTP上磷酸基团的存在或去除可用于激活或钝化某些GTP绑定蛋白，对其活性进行调节。此外，人血红细胞中GTP的浓度还能够反应出身体不同的病理状态。由此可见，对GTP相关性质的研究尤为重要，而对其选择性的识别和测定也已经成为了许多研究小组的工作重心。
荧光共振能量转移(FRET)是一种非辐射的能量转移过程，可以通过长距离的偶极和偶极间作用来将处于激发态供体(通常是荧光基团)的能量传递给近距离处于基态的受体分子。受体分子需要吸收供体发射峰的能量，而这种能量转移的效率是由许多因素所决定，比如说：光谱重叠程度；传递偶极子的方向以及供受体分子间距离等。目前，FRET过程已被广泛地应用于溶液中核酸、蛋白质等生物分子的结构和动力学分析。由于其传感模式易于控制且具有较好理论基础，FRET已经被作为一个主要策略用于以荧光蛋白等为基础的生物传感器的设计和应用。然而，FRET过程并不能很好地应用于荧光有机分子探针中，这是因为这些有机分子具有较快转动速度以及较小分子尺寸，不利于FRET过程的产生。因此，设计并建立基于有机荧光分子的FRET过程在生物分析领域仍然具有很大挑战性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用，所述FRET体系应用于GTP选择性的荧光识别。
作为本发明进一步的方案：通过FRET过程的建立，使体系能检测的荧光信号发生红移，Stokes位移增大，有利于在复杂生物背景中GTP的测定。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：建立了基于1，4-二甲基咪唑苯的锌离子络合物(简称bix-Zn(II))和Hoechst33342染料之间的FRET过程，并实现了其对GTP选择性的荧光识别和测定。GTP可以引起bix-Zn(II)在341nm处出现新荧光峰，该峰位置正好能够与染料Hoechst33342吸收峰位置重叠，从而使得FRET过程得以实现。相对于没有加入染料之前，该FRET过程使体系可测定的荧光信号发生很大红移，增大了体系测定的Stokes位移，有利于复杂生物背景中相关样品的测定。
附图说明
图1为基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用中Bix-Zn(II)和Hoechst33342染料共存时不同GTP浓度下的荧光光谱图。
图2为基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用中Bix-Zn(II)-GTP的荧光发射峰与Hoechst33342吸收峰的光谱重叠图。
图3为基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用中Bix-Zn(II)和GTP中加入Hoechst33342前后荧光光谱图。
其中：1为bix-Zn(II)与GTP共存荧光光谱图；2为bix-Zn(II)和GTP中加入Hoechst33342荧光光谱图。
图4为基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用中选择性荧光光谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一、bix-Zn(II)的合成
有机小分子1，4-二甲基咪唑苯(bix)的合成是参照文献方法一步合成：首先，分别称取咪唑3.16g(46.4mol)以及对氯化苄0.78g(4.64mol)混合后溶解于50mL甲醇溶液中，在80℃下加热回流18h。然后，通过旋转蒸发除去反应过后的甲醇溶液，得到黄色糖浆状粘稠液体。最后，再分别用100mL 61.3g/L碳酸钾溶液和乙酸乙酯溶液进行重结晶，得到的bix产量为0.5904g，产率为48.36％。
将硫酸锌水溶液按照金属和配体摩尔比1：1比例加入到bix乙醇液中，马上会生成白色固体。将该白色固体进行离心分离并分别用水和乙醇溶液各洗涤三次后进行相关表征。
二、基于bix-Zn(II)和Hoechst33342染料的FRET过程荧光识别GTP
如图1所示，在一定浓度Hoechst33342染料存在时，向bix-Zn(II)中加入不同浓度GTP时，会在341nm处出现一新峰，而Hoechst33342在460nm处的荧光峰同时也会大大增强。其中，341nm处荧光峰是由于GTP的加入所引起bix-Zn(II)在该处产生的新峰，而460nm处荧光峰则归属于Hoechst33342染料的荧光特征峰。随着GTP浓度增加，bix-Zn(II)位于341nm处的荧光峰有所增强，而Hoechst33342染料的吸收峰刚好位于346nm附近，与bix-Zn(II)在341nm处的荧光发射峰几乎完全重叠，如图2所示，这样就满足了FRET发生的首要条件。另外，Hoechst33342结构上咪唑氮原子的存在使其同样可以与bix-Zn(II)中的金属离子发生螯合，从而拉近了染料和bix-Zn(II)以及GTP之间的距离。上述两个条件满足了FRET过程发生的基本要求，因此Hoechst33342染料能够从bix-Zn(II)与GTP处吸收能量，再以自身荧光发射形式释放出来，从而表现为460nm处荧光峰强度的大大增强，基于此成功建立了bix-Zn(II)-GTP与Hoechst33342染料之间的能量转移过程。对比Hoechst33342染料加入前后bix-Zn(II)与GTP共存时的荧光光谱图，可以发现Hoechst33342的加入使得bix-Zn(II)和GTP在341nm处的荧光峰大大降低，如图3所示，因而再次证明了bix-Zn(II)-GTP与Hoechst33342染料之间FRET过程的产生。通过对不同GTP浓度条件下460nm处荧光峰强度作图，可以发现其在一定范围内存在着线性关系。
为了进一步考查该FRET过程对GTP进行荧光识别的选择性，我们对不同磷酸盐与bix-Zn(II)以及Hoechst33342同时存在下的荧光光谱进程了测定。结果证明，只有GTP能够使Hoechst33342位于460nm处的荧光发射峰大大增强，而其他磷酸盐的存在并没有引起其荧光光谱明显的增强，从而证明了该FRET体系对GTP高选择性的荧光识别作用，如图4所示。
综上所述，本发明建立了一种基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系，并成功应用于GTP选择性的荧光识别。通过该FRET过程的建立，使体系可检测的荧光信号发生红移，Stokes位移增大，有利于在复杂生物背景中GTP的测定。另外，该FRET模型的成功建立，也可为以bix-Zn(II)为基础的其他FRET体系的设计和建立提供较好实验基础。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用，其特征在于，所述FRET体系应用于GTP选择性的荧光识别。
2.根据权利要求1所述的基于bix-Zn(II)和染料Hoechst33342之间的FRET体系的应用，其特征在于，通过FRET过程的建立，使体系能检测的荧光信号发生红移，Stokes位移增大，有利于在复杂生物背景中GTP的测定。
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