新墨西哥州立大学（NMSU）的研究人员近日设计并合成了一种小分子的荧光染料，它在细胞吸收、膜通透性和成像分辨率上有所改善。这种染料有望协助阐明各种分子进程中的微妙分子机制。该研究成果发表在近期的《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，JACS）杂志上。

新墨西哥州立大学的生物化学教授Jeffrey Arterburn领导的研究小组从2-肼吡啶（HPY）中合成了这种染料，2-肼吡啶常用于药理应用中，让药物与靶向抗体偶联。由于HPY染料很少，化学上稳定，容易与目标分子偶联，并有着可调的成像性质，因此它们在小分子探针的开发上有着独特的优势。

基于此，Arterburn教授和他的同事开发出HPY结合物骨架的多种衍生物，并将它们的光物理和结构性质与目前市场上常用的荧光染料结合物（如FITC、BODIPY和Alexa Fluor 488）进行了比较。这些比较让他们进一步优化了HPY染料的核心结构。

为了评估HPY染料作为成像试剂的效率，研究小组将HPY染料与有丝分裂纺锤体驱动蛋白（KSP）的选择性抑制剂结合，并与Alexa Fluor 488比较了Hela细胞中有丝分裂抑制和染料分布的量。

研究结果表明，HPY-KSP结合物与未结合的KSP抑制剂相比，抑制剂活性降低了5倍，而Alexa Fluor 488-KSP结合物则表现出抑制剂活性的23倍降低。这两种结合物之间抑制剂活性的差异主要源于HPY结合物的体积小和中性电荷。HPY结合物能够通过简单的渗透进入细胞。相比之下，较大的Alexa Fluor结合物则仍然被细胞的内吞小室而隔离。

Arterburn教授谈到：“HPY染料发色团中包含的原子数量比其他传统的染料（如荧光素）要少。而且它的三氮骨架实现了亲脂性和水溶性的良好平衡。”

这篇研究强调了染料结构对性能的影响，并提供了一个适当的替代物来改善性能。此外，HPY染料核心结构具有多功能的化学性质，通过支架修饰以及其他活性基团的掺入，有望开发出新的荧光探针结合物。