Janelia研究人员推出了罗丹明基荧光染料的综合系列
13 年前，当高级科学家 Jonathan Grimm 来到 Janelia 时，他对荧光或荧光染料还不太了解。但作为一名在默克公司从事药物发现工作的有机化学家，他当然对药物化学略知一二。
一时兴起，格林和珍妮莉亚高级小组负责人卢克·拉维斯决定尝试使用格林在制药行业发现的主要药物化学反应来改进具有数百年历史的染料化学。他们认为这种方法可以获取全新的、以前无法获取的罗丹明——拉维斯一直致力于使分子变得更亮、更持久，以便它们可以用于在强大的显微镜下更好地对细胞进行成像。
其结果是现在无处不在且不可或缺的Janelia Fluor 染料的诞生，这种明亮、光稳定、细胞可渗透的荧光探针使生物学家能够看到细胞内的分子。这些跨越色谱的荧光染料首次亮相十多年后，已成为全球生物实验室的主要产品。
使用类似的方法，Grimm、Lavis 和他们的合作者现已发布了他们多年工作的巅峰之作：一系列额外的基于罗丹明的荧光染料 - 一套全新的远红移染料，可以更深入地渗透到组织中并且有利于体内成像，这使得它们对生物学家来说至关重要。该团队还分享了他们的方法——他们开发的用于合成染料的新型化学方法以及为设计未来探针提供路线图的见解。
“一路走来，我们应用、修改或想出了全新的方法来制造罗丹明，这些方法具有相当广泛的用途，使我们能够相对较快地制造如此多的染料，”格里姆说。“这可能是迄今为止我们对罗丹明所做的最全面的研究。”
创建一个全面的集合
该团队刚刚发布了研究报告，详细介绍了他们用于扩展 Janelia Fluor 染料调色板的新型化学物质。接下来，他们想看看是否可以将他们在优化 Janelia Fluor 染料方面学到的知识应用到其他类型的罗丹明基染料中，同时进一步改进用于合成它们的化学方法。
随着世界的关闭，格林和拉维斯计划了新的化学反应——包括全新的化学反应——试图将从 Janelia Fluor 染料中学到的经验合理地融入到其他经典但次优的罗丹明中。几个月后，格林回到实验室，开始看看他们的纸上工作是否可以转化为真实的——有时是不可预测的——有机化学世界。随着新冠病预防措施到位，格林独自在实验室优化化学反应并创造出第一种新染料。
“无论如何，这可能会发生，但无论好坏，当没有其他事情可以关注，或者需要关注的事情很糟糕时——就像 2020 年对每个人来说——化学是一个很好的分散注意力的地方，”格里姆说。
这项新研究展示了该团队过去三年多来的工作成果。与传统的 Janelia Fluor 染料不同，传统的 Janelia Fluor 染料具有称为氮杂环丁烷环的附属物，其他基于罗丹明的染料具有从其分子结构的其他部分突出的不同取代基。凭借优化 JF 染料的知识，该团队对旧罗丹明染料的其他区域进行了修改，以改变其颜色、亮度、光稳定性、细胞渗透性和其他特性。
结果是一套全新的基于罗丹明的成像染料。该团队还能够设计出几种制造经典罗丹明染料的新方法，使他们能够相对快速地创建数十种功能版本。
“我们很早就知道改变分子&luo;顶部&ruo;的功能如何影响荧光团的颜色，但我们也发现这会强烈影响染料的化学性质，”拉维斯说。“我们以不同的方式利用它来制造明亮的红移成像剂。”
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