[发明专利]一种靶向线粒体小分子探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种靶向线粒体的活性小分子探针及其制备方法与应用，活性探针含有线粒体定位基团、反应基团和微型正交基团三种修饰，合成过程简单，应用更高效、快捷。它们可以精确靶向线粒体并在其内部富集，与内源性线粒体蛋白质选择性地反应标记，尤其通过炔基的引入，使得探针可与生物素－链霉亲和素结合，从而获取更多的蛋白。该发明的探针摒弃传统复杂的线粒体分离步骤，通过直接破碎样品提取高纯度的线粒体蛋白质组，更有效、更便捷地抓取更多的线粒体蛋白，为进一步完善线粒体蛋白质组学的“目录”提供新的手段。

技术领域

本发明涉及化学和生物技术领域，具体地说，是一种靶向线粒体小分子活性探针及其制备方法和应用。

背景技术

线粒体是真核细胞内一种重要的细胞器，是生物氧化过程的主要场所，为细胞生理活动提供能量，被称为“细胞能量制造工厂”。由于线粒体在维持生命稳态中发挥着重要作用，涉及细胞能量障碍及氧化损伤的多种疾病(如神经退行性疾病、癌症、衰老、心血管疾病等)都与线粒体的功能紊乱相关。因此，完善线粒体的研究，深入了解它的功能，将为疾病防治提供新策略。

随着线粒体提取和分离技术与二维凝胶电泳、质谱串联技术的结合，线粒体内蛋白质目录也越来越详细。利用细胞器比重和大小的区别，从全细胞匀浆液内提取纯化线粒体的离心分离技术是现今获取大量高纯度线粒体蛋白质的有效手段之一。而这种方法因其操作复杂、所用仪器要求严格、线粒体易破碎损失、细胞器粘连导致纯度污染、样品需求量大等缺点严重制约了该技术的实用化。

本发明为了开发一种不仅能免除繁琐分离步骤，同时更简单、更准确、更高效地研究线粒体蛋白的新方法，结合线粒体膜蛋白电位的特性，设计并合成了一类能够在活细胞、组织内原位靶向线粒体蛋白的小分子活性探针。该类探针结合了线粒体定位基团、巯基反应基团及正交基团，使得探针可以穿透生物膜并自发地集中在线粒体中，与线粒体内的蛋白质选择性地反应标记。此类探针可省略分离纯化线粒体步骤，也可以运用在活性样品中，利用化学反应染色线粒体及提取线粒体蛋白质组。

发明内容

本发明目的是为了能减少线粒体繁琐分离步骤，通过结合线粒体膜蛋白电位的特性，制备了一类能够在活性细胞内原位靶向线粒体蛋白的小分子探针。

本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种式(I)所示靶向线粒体活性小分子探针，

式(I)中，R为三苯基膦、罗丹明B及线粒体定位多肽(GF_XrF_XK，G为L-甘氨酸，F_X为L-环己基丙氨酸，r为D-精氨酸，K为L-赖氨酸)。

所述罗丹明B结构式为：

进一步，式(I)所示靶向线粒体活性小分子探针为式(I-1)、(I-2)、(I-3)所示化合物之一：

第二方面，本发明提供一种式(I)所示靶向线粒体活性小分子探针的制备方法，具体如下：

1、本发明所述式(I-1)所示靶向线粒体活性小分子探针的制备方法，反应路线如下：

2、本发明所述式(I-1)所示靶向线粒体活性小分子探针的制备方法，按照如下步骤进行：