其他(19F NMR/MRI 生物传感器) 2011

Construction of a 19F-lectin biosensor for glycoprotein imaging by using affinity-guided DMAP chemistry.

Bioorganic & medicinal chemistry letters Sun Y, Takaoka Y, Tsukiji S, Narazaki M, Matsuda T, Hamachi I
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组成图示

Construction of a 19F-lectin biosenso... 传感器构成示意图

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传感器类型

其他(19F NMR/MRI 生物传感器)

检测对象

糖蛋白(glycoproteins,如去唾液酸 fetuin/ASF、卵白蛋白/OVA);样品基质:HEPES 缓冲液/19F MRI 体模

检测原理

CongII 凝集素通过糖结合口袋特异性识别 ASF、OVA 等半乳糖基糖蛋白。位点特异性引入的 19F 酰基供体 2 在 Tyr51 形成 2-CongII,未结合时 19F NMR 呈尖锐单峰。糖蛋白结合后,2-CongII 与糖蛋白形成约 100 kDa 的大分子复合物,表观分子量显著增大;基于 19F 化学位移各向异性,横向弛豫时间 T2 由 0.34 s 缩短至 0.14 s,导致 19F NMR 峰变宽、19F MRI 信号降低。小分子乳糖结合仅使复合物约 30 kDa,T2 变化小,峰保持尖锐;过量乳糖竞争结合后 T2 恢复至 0.62 s,信号恢复。该 turn-off 机制实现糖蛋白与小分子糖类的区分。

检测灵敏度

原文未报告 LOD、线性范围、灵敏度斜率或 R^2。

效应效果

该传感器对半乳糖基糖蛋白 ASF 和 OVA 均产生明显 19F NMR 峰变宽与 19F MRI 信号降低,而对甘露糖丰富的 RiboB 和非糖蛋白大分子 β-Gal 无明显影响,显示良好选择性。ASF 结合使 T2 从 0.34 s 降至 0.14 s,过量乳糖竞争后恢复至 0.62 s,证明结合可逆且信号可恢复。19F MRI 体模中,ASF 使 2-CongII 信号降至背景水平,乳糖处理后恢复;RiboB 不改变信号。原文未报告 RSD、稳定性、回收率或与 ELISA/HPLC/qPCR 的定量对比,但作者认为该 turn-off 型 19F 生物传感器可用于糖蛋白成像及蛋白-蛋白相互作用检测。

传感器的构成

  • 识别/换能蛋白:CongII 凝集素(半乳糖结合蛋白,提供糖识别位点并承载 19F 探针)
  • 位点特异性修饰催化剂:AGD 试剂 1(乳糖-DMAP 亲和引导催化剂,催化酰基转移至糖结合口袋 Tyr51)
  • 19F 信号标记物:酰基供体 2(3,5-双(三氟甲基)苯基硫酯,含 6 个磁等价 19F,形成 2-CongII)
  • 竞争/恢复配体:乳糖(Lactose,竞争 CongII 糖结合位点,使 19F 信号恢复)
  • 检测介质:50 mM HEPES 缓冲液(pH 8.0,0.2 mM TFA;NMR 含 10% D2O)
  • 19F 内标:TFA(三氟乙酸,约 -75.6 ppm,用于 MRI 参照)
  • 识别对象:ASF/OVA 等半乳糖基糖蛋白(结合后形成大分子复合物并改变 19F T2)

中文摘要

本研究利用亲和引导 DMAP(AGD)策略,构建了一种新型 19F 标记凝集素生物传感器,用于糖蛋白的特异性检测与成像。以鳗鱼皮肤黏液来源的半乳糖结合凝集素 CongII 为模型蛋白,设计含乳糖识别基团和 DMAP 酰基转移催化基团的 AGD 试剂,将含 3,5-双(三氟甲基)苯基的 19F 酰基供体位点特异性引入 CongII 糖结合口袋 Tyr51 位点,形成具有尖锐 19F NMR 信号的 2-CongII。当 2-CongII 与去唾液酸 fetuin(ASF)或卵白蛋白(OVA)等半乳糖基糖蛋白结合时,复合物表观分子量增大,19F 化学位移各向异性导致横向弛豫时间 T2 缩短,19F NMR 峰明显变宽,19F MRI 信号降低;而小分子乳糖结合不引起显著变化,过量乳糖可竞争恢复信号。该 turn-off 型传感器可区分糖蛋白与小分子糖类,并可用于 19F MRI 体模成像。

英文摘要

In this study, assisted by affinity-guided DMAP strategy, we developed a novel (19)F-modified lectin as a biosensor for specific detection and imaging of glycoproteins. Exploited the large chemical shift anisotropy property of (19)F nuclei, glycoproteins detected by our (19)F-biosensor are signatured by broadened peaks in (19)F NMR, hence enabled the distinction between glycoproteins and small molecule saccharides. Such signal on/off switching was also applied to glycoprotein imaging by (19)F MRI.