己糖胺酶（Hexs）是一类分布广泛的外切糖苷酶，其能够从糖聚合物的非还原端特异性地水解出N-乙酰-D-胺基己糖。这些酶在几丁质降解，控制病原体入侵，细胞增殖，精卵识别和人类自身免疫疾病中起着重要的作用。尤其是在昆虫生长发育及变态过程中，其己糖胺酶（如OfHex1）能够参与昆虫外表皮的降解；因此昆虫来源的己糖胺酶（如OfHex1）已被认为是一种有潜力的生态友好型的农药靶标。

目前，在检测己糖胺酶活性的过程中，最常用的检测底物为4-甲基伞形乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷（4-MU-GlcNAc）及4-硝基苯基-N-乙酰基-β-D-氨基葡萄糖苷(PNP-GlcNAc)，但这些底物存在一定的缺陷。以4-MU-GlcNAc为测试底物时，4-MU-GlcNAc经过酶促反应后生成的产物（4-甲基伞形酮）水溶性较差，酶促反应前后无颜色变化，以及需要加入碱液放大荧光信号等。以PNP-GlcNAc为测试底物，存在检测灵敏度低、终止反应需要碱液的缺点。因此，常规的底物如4-MU-GlcNAc和PNP-GlcNAc不能用于活细胞中的Hexs成像和体外肉眼评估Hexs活性。

为了找到一种简单实用的工具用于快速评估小分子对Hexs活性的抑制作用以及用于活体细胞内Hexs成像，我们合成了一种具有可激活和比率性质的萘二甲酰亚胺类荧光探针（底物）。具体的是，我们以4-氨基萘酰亚胺作为活化荧光载体，将N-乙酰基-β-D-胺基葡萄糖作为Hexs的识别基团，并通过调研相关Hexs晶体结构引入了合适的芳环基团，得到萘二甲酰亚胺类荧光探针1a-1b。此外，为了提高探针的水溶性，我们引入了乙二醇(PEG)单元，最终得到了具有良好亲和力和水溶性的Hexs荧光酶底物1c。

我们继续探讨了探针1c的相关性质。当它和Hexs混合时，它显示出高度的反应敏感性，并且能够实现酶促反应过程的颜色（从无色到黄色）和荧光（从蓝色到绿色）显著变化。相关物理性质表明探针1c显示出较好的水溶性和荧光性质。我们又进一步通过HPLC分析和时间密度泛函理论（TD-DFT）计算研究了探针1c的反应机理，以及通过分子对接技术获得了1c和Hexs的结合模式。最后，我们探讨了探针1c的应用。结果表明，1c能够实现批量化合物的体外Hexs抑制活性的快速筛选（视觉化鉴定），以及能够用于活体细胞内Hexs成像。

　　董利利，为理学院农药学专业2017级博士研究生；导师：张建军教授、路慧哲副教授。

参考文献：

Lili Dong, Shengqiang Shen, Huizhe Lu, Shuhui Jin , Zhang, Jianjun*, Novel Glycosylated Naphthalimide-Based Activatable Fluorescent Probe: A Tool for the Assessment of Hexosaminidase Activity and Intracellular Hexosaminidase Imaging. ACS Sensors, 2019, 4(5), 1222-1229. DOI: 10.1021/acssensors.8b01617.