인돌리진기반의 형광체 (서울플로어)와 실리콘치환된 형광체 (실리콘로다민)을 이용한 새로운 바이오프로브의 개발
Development of new bioprobes using indolizine based fluorophore (Seoul-Fluor), and silicon-substituted xanthene fluorophore (Silicon Rhodamine).
- 주제(키워드) 형광 , 바이오프로브 , 분자설계
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김은하
- 발행년도 2018
- 학위수여년월 2018. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000027801
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Exploring biological phenomena in the cellular level plays a major role in the diagnosis of diseases, discovery of new biomarkers, and development of new drugs through screening systems. Among detection methods, fluorescent bioprobes have several advantages including high sensitivity, ease of use, real-time monitoring, and quantitative analysis. However, most fluorescent bioprobes have been developed using limited fluorochromes such as coumarin, BODIPY, fluorescein, cyanine, and rhodamine. In this study, we develop new bioprobes using indolizine based fluorochrome, SeoulFluor which is tunable emission wavelength by substituents electron density in Seoul-Fluor R 1 or R2 position, and silicon-substituted rhodamine fluorochrome, silicon rhodamine, which has a near-infrared absorbance and emission wavelength. In Chapter 1, we describe the features of fluorochromes, Seoul-Fluor and silicon rhodamine used in this study. In Chapter 2, we describe a fluorescent bioprobe capable of selectively staining mitochondria, one of the intracellular organelles, was developed by introducing a pyridinium salt having a cationic character in the Seoul-Fluor R1 position, or varying the molecular hydrophobicity by amide coupling reaction between silicon rhodamine core and various amines to find a bioprobe selectively staining the mitochondria. In Chapter 3, we describe a bioprobe capable of observing the glucose uptake in cells through the amide bond between silicon rhodamine and glucosamine to mimic glucose
more초록/요약
세포수준의 생명현상 탐구는 질병의 진단, 새로운 바이오마커의 발견, 스크리닝 시스템을 통한 신약의 개발 등에 있어 큰 역할을 차지한다. 그 중 형광바이오프로브는 높은 감도, 사용의 편의성, 실시간 모니터링, 정량분석이 가능하다는 장점을 가지고 있어 생명현상관찰에 용이하다. 하지만 대부분의 형광바이오프로브의 경우 coumarin, BODIPY, fluorescein, cyanine, rhodamine과 같은 제한적인 형광체를 이용하여 개발되어왔다. 이번 연구는 비교적 최근에 발견된 치환기에 따라 발광파장 조율이 가능한 형광체인 서울플로어와, 근적외선 영역대의 흡,발광파장을 가지는 실리콘로다민을 형광체로 하여 다양한 생명현상을 관찰할 수 있는 형광바이오프로브를 제작하는 것을 주제로 하여 연구를 진행하였다. 1장에서는 이번 연구에서 사용되는 형광체인 서울플로어와 실리콘로다민에 대한 특징을 기술하였다. 2장에서는 세포 내 소기관중 하나인 미토콘드리아를 선택적으로 염색할 수 있는 형광바이오프로브를 제작하기 위해 서울플로어의 R1위치에 양이온인 피리디니움염을 도입하여 양이온성을 도입한 모델과, 실리콘로다민과 여러 아민들간의 아마이드결합을 통해 소수성의 정도를 변화시켜 미토콘드리아를 선택적으로 염색할 수 있는 바이오프로브에 대한 내용을 기술하였다. 제 3장에서는 실리콘로다민과 글루코사민 간의 아마이드결합을 통해 세포의 포도당유입을 관찰할 수 있는 바이오프로브에 대해 기술하였다. 모든 프로브들은 합성 후 살아있는 세포 내에서 여러 형광영상실험을 진행하였고, 또한 다른 형광프로브들과의 동시 염색 후 각각의 파장에 따른 서로 다른 소기관, 혹은 타겟을 염색하는 것을 통해 바이오프로브로서의 활용이 가능함을 입증하였다.
more목차
ABSTRACT‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ⅰ
CONTENTS‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ⅲ
LIST OF FIGURE‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ⅴ
LIST OF TABLE‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧ⅹ
CHAPTER 1. General introduction‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
1.1. Fluorescence bioprobe‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧1
1.2. 1,2-dihydropyrrolo[3,4-b]indolizine-3-one (Seoul-Fluor)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧2
1.3. Silicon-substituted xanthene fluorophore (Silicon Rhodamine)‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧3
CHAPTER 2. Mitochondria specific fluorescent bioprobe‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
2.1. Development of fluorescent mitochondria probe based on Seoul-Fluor‧‧‧‧‧‧‧‧4
2.1.1. Introduction‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧4
2.1.2. Result and discussion‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧6
2.1.3. Conclusion ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧18
2.1.4 Experiments section ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧19
2.2. Development of Silicon Rhodamine-based Near-Infrared fluorescent bioprobe for mitochondria‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧25
2.2.1. Introduction‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧25
2.2.2. Result and discussion‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧26
2.2.3. Conclusion ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧34
2.2.4. Experiments section ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧35
CHAPTER 3. Near-IR fluorescent tracer for glucose uptake monitoring in live cell ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧44
3.1. Introduction‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧44
3.2. Result and discussion‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧46
3.3. Conclusion‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧59
3.4. Experiments section‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧60
CHAPTER 4. Overall conclusion‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧66
References‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧67
ABSTRACT (IN KOREAN) ‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧78
APPENDIX‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧‧80
