Síntesis de carbofluoresceínas sulfonadas para imágenes de tensión

Área de la Ciencia:

• Química orgánica
• Biofísica y Química
• Imágenes moleculares

Sus antecedentes:

• Las carbofluoresceínas ofrecen espectros desplazados al rojo, pero sufren de pKa alto y problemas de ciclización.
• Las sondas sensibles a la tensión existentes a menudo tienen limitaciones en el rango espectral o la estabilidad.
• Los derivados de la fluoresceína son ampliamente utilizados, pero tienen perfiles de excitación/emisión limitados a longitudes de onda más cortas.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos indicadores fluorescentes sensibles al voltaje basados en un andamio modificado de carbofluoresceína.
• Para superar las limitaciones de las carbofluoresceínas, específicamente el pKa alto y la ciclización.
• Desarrollar sondas adecuadas para la obtención de imágenes de tensión en longitudes de onda más allá del rango típico de fluorescencia.

Principales métodos:

• Modificación de las carbofluoresceinas mediante cloración y sulfonación.
• Desarrollo de una vía sintética para las carbofluoresceinas sulfonadas halogenadas.
• Incorporación de tintes modificados en andamios de alambre molecular de fenileno vinileno para crear fluoróforos sensibles al carboVoltage (tintes carboVF).
• Caracterización de las propiedades del tinte, incluido el pKa, los perfiles espectrales y la sensibilidad al voltaje.
• Demostración de las estrategias de etiquetado fluorogénico utilizando productos activados por la esterasa.

Principales resultados:

• La cloración redujo el pKa de las carbofluoresceínas a 5,2 y la sulfonación impidió la ciclización.
• Los nuevos colorantes carboVF, en particular el carboVF2.1 ((OMe).Cl, muestran una excitación/emisión >560 nm.
• Se logró una sensibilidad a la alta tensión (> 30% ΔF/F por 100 mV).
• Los tintes son compatibles con otros fluoróforos como la proteína verde fluorescente.
• Una estrategia de colorante permitió la restauración de la fluorescencia activada por la esterasa in vitro y en células/neuronas vivas.

Conclusiones:

• Las carbofluoresceinas sulfonadas cloradas representan una nueva clase prometedora de tintes sensibles al voltaje.
• Estos tintes permiten imágenes de voltaje en longitudes de onda más largas, superando las limitaciones de las sondas existentes.
• Las sondas desarrolladas son adecuadas para aplicaciones híbridas de imágenes de voltaje químico-genético.