线粒体膜电位(MMP)在信号转导、细胞凋亡、线粒体功能紊乱等生理、病理过程中起重要作用。因此，实时原位研究细胞或活体组织内MMP的动态变化有着重要的生理学和病理学价值。在研究活细胞或活体组织中MMP水平的众多方法中，荧光成像法具有操作简便、低损伤的优点，能够在活细胞和活组织中实现实时、原位的观测，因此是用来研究MMP理想的方法，但是这种方法需要使用相应的荧光探针。MMP荧光探针的构建具有较高的难度，故构建新型MMP荧光探针的相关文献非常少，且商品化的相关探针也很少。
目前使用的MMP荧光探针存在以下问题，(1)单发射MMP荧光探针：此类荧光探针都是根据荧光强度对MMP的变化做出响应，荧光波长不随MMP动态行为而变化。因此，使用这类探针进行荧光成像时，染色区域不均匀和激发光源功率的波动往往会对MMP的研究带来较大的干扰，不利于定量分析；(2)双发射MMP荧光探针：这类探针只有美国分子探针公司商业化产品JC-1和JC-9，用JC-1和JC-9进行细胞孵育染色，当染色浓度稍低时，此探针很难形成聚集态，当染色浓度稍高时，又因为此探针水溶性较差，由此形成块状的沉淀（并且很难洗掉），在进行荧光成像时带来严重的干扰。
近日，济南大学的魏琴教授研究团队与山东大学的于晓强教授研究团队合作设计合成了一对荧光共振能量转移分子对（FRET Pairs）用于MMP比率荧光监测。FRET供体分子（FixD）通过将苄基氯基团连接到具有绿色荧光发光的荧光团来构建。FixD可以通过与线粒体蛋白的巯基连接并固定在线粒体中。设计具有绿色吸收和深红色荧光发射的FRET受体分子（LA），并且LA为线粒体膜电位依赖型线粒体探针。当MMP处于正常水平时，FixD和LA都靶向在线粒体上，用405 nm的激发波长来激发FixD时，FixD与LA之间发生FRET，所以监测不到绿色荧光，而可以检测到深红色（LA）的荧光发射。当MMP逐渐减少时，LA将从线粒体中逐渐脱落，而FixD仍然固定在线粒体中，分子之间的距离逐渐阻断了FixD与LA分子之间FRET的发生，进而可以检测到深红色荧光发射逐渐减少和绿色荧光发射逐渐增加。基于FRET机制，他们可通过两种荧光发射颜色的变化来监测MMP的动态变化。该研究为发展新型MMP荧光探针和对活体、组织和细胞中MMP的实时原位研究提供了新的思路。
这一成果近期发表在Anal. Chem. 上，济南大学为第一单位。
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Construction of the FRET Pairs for the visualization of mitochondria membrane potential in dual emission colors
Ruiqing Feng, Lifang Guo, Jinglong Fang, Jia Yue, Xueying Wang, Qin Wei and Xiaoqiang Yu
Anal. Chem., 2019, 91, 3704, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b05822
魏琴教授简介
魏琴教授，济南大学化学化工学院院长；国家万人计划、国家教学名师、全国优秀教师，享受国务院政府津贴，泰山学者、山东省有突出贡献中青年专家、济南市拔尖人才，2013-2017年教育部化学类专业指导委员会委员，国家级实验教学示范中心-应用化学教学示范中心主任，山东省高校化学传感分析重点实验室主任；主持国家重大科学仪器研制项目、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省优秀中青年基金、国家重大水专项子任务、环保产业研发专项等课题；获得山东省科技进步二等奖1项，山东省自然科学二等奖1项、三等奖1项，山东高等学校优秀科研成果奖一等奖3项；在Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Biomaterials、Analytical Chemistry、Journal of Materials Chemistry A、Chemical Communications、Carbon、Nano Research、Biosensors and Bioelectronics、ACS Applied Materials & Interfaces等国内外期刊共发表SCI论文400余篇。
https://www.x-mol.com/university/faculty/20259
于晓强教授简介
于晓强，1999年7月在吉林大学获理学博士学位，山东大学晶体材料国家重点实验室教授、学术带头人、博士生导师，先后承担1项国家重大科学研究计划项目——973子课题、1项国家自然科学基金/香港资助局联合基金、4项国家自然科学基金、1项山东省自然科学基金重大基础研究项目和1项山东省自然科学基金重点项目，发表高水平论文50余篇、专利10余项。
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