结构生物化学/细胞信号通路/游离锌和一氧化氮
游离锌和气态一氧化氮自由基是两种重要的无机化合物，存在于生物系统中许多信号通路中。[1] 为了检测游离锌和一氧化氮的存在，可以使用荧光探针。荧光探针是一种在暴露于光线下会发出光的染料，是检测锌和一氧化氮的绝佳工具，具有高空间和时间分辨率。使用荧光成像提供了一个绝佳的平台，可以实时监测生物过程，并具有高空间分辨率。众所周知，荧光探针具有良好的水溶性和膜渗透性。
1- 游离锌的荧光传感器
二价锌阳离子Zn2+影响着广泛的代谢谱。游离锌在锌富集组织中发挥着许多生理作用，例如海马体、胰腺和前列腺。[2] 目前，游离锌生物成像主要由荧光探针主导。这是由于显微镜仪器和荧光传感器技术的进步，已被证明是活细胞和组织中检测锌的灵敏且通用的工具。在荧光显微镜实验中，锌指示剂依赖于荧光发射强度的增加或很少的减少。
2- 一氧化氮的荧光传感器
一氧化氮是一种自由基气体，由多种哺乳动物细胞内源性产生。[3] 一氧化氮作为信号传递者发挥着多种作用，参与许多生理和病理过程。一氧化氮由精氨酸通过复杂反应合成，该反应由一氧化氮合酶催化。一氧化氮合酶是一种催化l-精氨酸、NADPH和氧气转化为瓜氨酸、一氧化氮和NADP+的酶。[4] 开发用于一氧化氮的小分子荧光探针有两种策略。这些策略由Pluth M.D. 等人于其题为“荧光传感器揭示游离锌和一氧化氮的生物化学”的论文中进行。第一种基于有机探针，在有氧条件下一氧化氮存在时，它们通常会产生明亮的发射增强。这种策略被广泛使用。第二种策略是使用过渡金属来介导发射染料与一氧化氮的反应性。发现这些探针可能不如纯有机探针明亮。[5]
3- 锌和一氧化氮之间的相互作用
在“中枢神经系统”中，锌和NO及其衍生物是使系统正常运作的必需无机物种。否则，可能会发生“神经毒性疾病”，例如“阿尔茨海默病”、“帕金森病”和“亨廷顿病”。当“海马神经元”在超过非神经毒性水平的“NO供体”下暴露时，脑组织中的Zn(Ⅱ)变得更加活跃和集体。结果，越来越多的Zn(Ⅱ)积聚在脑中，导致O2−增加，最终导致线粒体功能障碍、ONOO−升高以及信号通路的改变。此外，此过程也可能导致细胞死亡。通过使用NO和Zn探针技术，科学家们可能能够更好地了解一氧化氮和锌之间的联系，以及它们对细胞死亡的定量特性。
除了在神经系统中的重要作用外，锌和一氧化氮还协同作用来防御免疫系统中的疾病。少量的锌会削弱免疫系统，而大量的NO会导致炎症。通过实验，科学家们发现添加10 μM的Zn(Ⅱ)会降低NO的产生，这与Zn(Ⅱ)的抗炎特性一致。因此，各种用于锌和一氧化氮的荧光探针的发展将不断帮助科学家探索锌和一氧化氮如何在神经、心血管和免疫系统中发挥作用，并应用于病理学领域。
