[发明专利]一种可超分辨示踪线粒体-溶酶体相互作用的荧光探针

说明书

本发明公开了一种高渗透性，生物相容性，黏度响应的小分子荧光探针以监测活细胞中线粒体和溶酶体的相互作用。本发明所述荧光探针可以通过在溶酶体上发射红光和在线粒体上发射蓝光来同时监测线粒体和溶酶体，而两种颜色的相关荧光强度变化与线粒体‑溶酶体在线粒体自噬中相互作用的过程有关，为动态监测线粒体‑溶酶体在线粒体自噬中的相互作用提供了新的选择。

技术领域

本发明属于超分辨成像领域，涉及一种可用于示踪活细胞中线粒体-溶酶体相互作用的荧光探针。

背景技术

线粒体-溶酶体相互作用，包括线粒体-溶酶体融合(即线粒体自噬)和线粒体-溶酶体接触 (MLC)，是真核细胞中维持细胞稳态的重要过程，其相互作用也与神经退行性疾病和癌症相关。现有技术下，通常用两种不同的探针或荧光蛋白标记线粒体和溶酶体，用于在超分辨率成像下观察线粒体-溶酶体之间的相互作用。目前已经开发了许多合成荧光探针，以延长光漂白抗性，降低光毒性，降低背景信号，用于亚细胞器的成像形态学。如Zhang等人通过超分辨成像技术记录溶酶体融合分裂的连续动态过程以及溶酶体-线粒体相互作用。(Han Y,Li M, Qiu F,Zhang M,Zhang Y,Cell-permeable organic fluorescentprobes for live-cell long-term super-resolution imaging reveal lysosome-mitochondrion interactions,Nat.Coummun.2017,8, 1307.)2018年，Krainc等人在Nature报道了线粒体-溶酶体接触通过RAB7GTPase调节线粒体分裂过程(Wong YC,Ysselstein D,Krainc D,Mitochondria–lysosome contacts regulate mitochondrialfission via RAB7 GTP hydrolysis,Nature 2018,554,382-386.)。虽然这类探针是在显微镜下可视化细胞器和蛋白质的良好荧光材料，但它们只反映单个细胞器的形态行为，仍然需要另一种发射波长的探针来可视化细胞器与细胞器的相互作用。此外，这些探针不能提供有关细胞器状态变化的信息。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提供了一种小分子荧光探针，可在结构照明显微镜(SIM)下报告不同颜色的线粒体和溶酶体，可以揭示活细胞中SIM下的线粒体-溶酶体相互作用。

本发明具体技术方案如下：

一种含有香豆素-部花菁结构的荧光探针，具有如下结构：

所述荧光探针可以与阴离子结合，如Cl^-、Br^-，I^-，NO₃^-或PF₄^-。

一个优选的结构为：

本发明所述荧光探针为粘度响应型荧光探针。

本发明另一目的在于提供本发明所述的荧光探针在示踪线粒体和溶酶体的相互作用中的应用。所述荧光探针同时标记线粒体和溶酶体，用于检测线粒体自噬过程中线粒体和溶酶体相互作用及荧光强度变化，从而区分正常和损伤线粒体。

本发明所述荧光探针带有正价基团，可积聚在线粒体的内膜上，实现线粒体标记。溶酶体具有吞噬外源分子的能力，因而可以使荧光探针骨架能够定位在溶酶体中，实现溶酶体标记。