結構生物化學/細胞訊號通路/遊離鋅和一氧化氮
遊離鋅和氣態一氧化氮自由基是兩種重要的無機化合物，存在於生物系統中許多訊號通路中。[1] 為了檢測遊離鋅和一氧化氮的存在，可以使用熒光探針。熒光探針是一種在暴露於光線下會發出光的染料，是檢測鋅和一氧化氮的絕佳工具，具有高空間和時間解析度。使用熒光成像提供了一個絕佳的平臺，可以即時監測生物過程，並具有高空間解析度。眾所周知，熒光探針具有良好的水溶性和膜滲透性。
1- 遊離鋅的熒光感測器
二價鋅陽離子Zn2+影響著廣泛的代謝譜。遊離鋅在鋅富集組織中發揮著許多生理作用，例如海馬體、胰腺和前列腺。[2] 目前，遊離鋅生物成像主要由熒光探針主導。這是由於顯微鏡儀器和熒光感測器技術的進步，已被證明是活細胞和組織中檢測鋅的靈敏且通用的工具。在熒光顯微鏡實驗中，鋅指示劑依賴於熒光發射強度的增加或很少的減少。
2- 一氧化氮的熒光感測器
一氧化氮是一種自由基氣體，由多種哺乳動物細胞內源性產生。[3] 一氧化氮作為訊號傳遞者發揮著多種作用，參與許多生理和病理過程。一氧化氮由精氨酸透過複雜反應合成，該反應由一氧化氮合酶催化。一氧化氮合酶是一種催化l-精氨酸、NADPH和氧氣轉化為瓜氨酸、一氧化氮和NADP+的酶。[4] 開發用於一氧化氮的小分子熒光探針有兩種策略。這些策略由Pluth M.D. 等人於其題為“熒光感測器揭示遊離鋅和一氧化氮的生物化學”的論文中進行。第一種基於有機探針，在有氧條件下一氧化氮存在時，它們通常會產生明亮的發射增強。這種策略被廣泛使用。第二種策略是使用過渡金屬來介導發射染料與一氧化氮的反應性。發現這些探針可能不如純有機探針明亮。[5]
3- 鋅和一氧化氮之間的相互作用
在“中樞神經系統”中，鋅和NO及其衍生物是使系統正常運作的必需無機物種。否則，可能會發生“神經毒性疾病”，例如“阿爾茨海默病”、“帕金森病”和“亨廷頓病”。當“海馬神經元”在超過非神經毒性水平的“NO供體”下暴露時，腦組織中的Zn(Ⅱ)變得更加活躍和集體。結果，越來越多的Zn(Ⅱ)積聚在腦中，導致O2−增加，最終導致線粒體功能障礙、ONOO−升高以及訊號通路的改變。此外，此過程也可能導致細胞死亡。透過使用NO和Zn探針技術，科學家們可能能夠更好地瞭解一氧化氮和鋅之間的聯絡，以及它們對細胞死亡的定量特性。
除了在神經系統中的重要作用外，鋅和一氧化氮還協同作用來防禦免疫系統中的疾病。少量的鋅會削弱免疫系統，而大量的NO會導致炎症。透過實驗，科學家們發現新增10 μM的Zn(Ⅱ)會降低NO的產生，這與Zn(Ⅱ)的抗炎特性一致。因此，各種用於鋅和一氧化氮的熒光探針的發展將不斷幫助科學家探索鋅和一氧化氮如何在神經、心血管和免疫系統中發揮作用，並應用於病理學領域。
