酵素および生細胞でpHを感知するために、異なるpH領域でターンオンおよびレシオメトリック蛍光シグナルを備えた、ピロールベースのシアニンフルオロフォアのユニークなタイプ

新しい機能的蛍光色素の開発は、大きな注目を集めています。ここでは、ピロールコアのα位置に2つのインドリウム部分を付着することにより、ユニークなタイプのシアニン染料を設計するための新しい戦略を説明しました。新しいタイプのシアニン染料は、Pycyフルオロフォアと名付けられています。重要なことに、Pycy染料は、例外的な特徴、酸性状態からほぼ中性条件までさまざまなpHでの蛍光ターンオン応答、およびニトラルから基本条件までさまざまなpHでの比率蛍光応答を示すことができます。酸性状態からニトラルな条件までさまざまなpHでPycy2の蛍光ターンオン応答とPycy2の放出特性を活用することにより、小分子蛍光プローブが生細胞のpH変動を画像化できることを実証しました。さらに、PYCY2は、ニトラルから基本条件までさまざまなpHでのPYCY2のレシオメトリック蛍光応答に基づいて、酵素によって誘導されるアルカリ条件下でリアルタイムpHの変化を感知できることを実証しました。Pycyフルオロフォアの新しい設計戦略は、望ましい特性を持つさまざまなシアニン誘導体の開発を促す可能性があると予想しています。

The development of new functional fluorescent dyes has attracted great attention. Herein we have described a novel strategy to design a unique type of cyanine dyes by attaching two indolium moieties at the α-positions of the pyrrole core. The new type of cyanine dyes is named as PyCy fluorophores. Importantly, PyCy dyes can exhibit an exceptional feature, fluorescence turn-on response at pH varying from acidic to near-neutral conditions, and a ratiometric fluorescence response at pH varying from near-neutral to basic conditions. By taking advantage of the fluorescence turn-on response of PyCy2 at pH varying from acidic to near-neutral conditions and emission properties of PyCy2, we have demonstrated that a small-molecule fluorescent probe can image pH variations in living cells. Furthermore, we have demonstrated that PyCy2 can sense real-time pH changes under alkaline conditions induced by enzymes based on the ratiometric fluorescence response of PyCy2 at pH varying from near-neutral to basic conditions. We expect that the new design strategy for PyCy fluorophores may prompt the development of a wide variety of cyanine derivatives with desirable properties.