Исследователи из США разработали два типа реагентов, которые по появлению флуоресценции способны отличить персульфиды и полисульфиды от сероводорода. Результаты новой работы могут стать основой для создания недеструктивных методов определения серы в составе сульфанов как в образцах для анализа, так и, возможно, in vivo.

Сульфановая сера (в сульфанах атомы двухвалетной серы связаны с другими атомами серы) появляются в ряду биологически важных соединений, таких тиоцистеин и тиоцистин – двух продуктах метаболизма цистеина. Эти метаболиты цистеина содержатся в опухолевых клетках в концентрациях, более высоких, чем в клетках здоровых. До настоящего времени существующие селективные способы обнаружения сульфановой серы основаны на деструктивных способах анализа и, следовательно, не могут применяться для обнаружения и визуальзации сульфановой серы в режиме реального времени.

Сульфановая сера реагирует с реактивом для обнаружения по схеме быстрой и самопроизвольной циклизации, приводящей к высвобождению флуорофора. (Рисунок из Chem. Sci., 2013, DOI 10.1039/c3sc50754h)

Исследователям из группы Минь Сяня (Ming Xian), работающим в Университете Вашингтона удалось разработать реагент для определения сульфановой серы и протестировать новый метод анализа на живых клетках. Основой реагентов является тиосалициловая кислота, полученные вещества вступают в реакцию только с сульфановой серой, реакция протекает по схеме быстрого присоединения-циклизации, приводит к образованию бензодитиолона и высвобождению флуорофора. Другие реакционноспособные серосодержащие вещества, как например, сероводород, сульфиды и тиолы не взаимодействуют с полученными реагентами и не инициируют циклизацию с флуоресцентным откликом. Разработанный исследователями способ отличается не только высокой селективностью, но и исключительной чувствительностью, позволяя находить сульфановую серу, концентрация которой в образце составляет 30 нмоль/л.

Кейт Керрол (Kate Carroll), разрабатывающая химические инструменты для понимания молекулярных механизмов, свойственных для живых клеток, отмечает, что новая работа является хорошим дополнением к инструментарию, позволяющему изучать особенности сигнальных систем в здоровых и пораженных клетках.

Тем не менее, хотя эти реагенты первого поколения наглядно продемонстрировали возможность применения флуоресценции для обнаружения сульфановой серы, существует еще ряд задач, которые необходимо решить. Оба реагента могут проникать сквозь клеточные мембраны внутрь клетки, однако внутри клетки они не задерживаются на длительное время. В перспективе исследователи планируют разработать производные реагентов первого поколения, которые, сохраняя положительные свойства своих предшественников, смогут превзойти их по времени нахождения внутри клетки.

Сянь отмечает, что считает наиболее важным результатом своей работы то, что она в перспективе может найти ответ на неоднократно дискутировавшийся вопрос – какие серосодержащие частицы на самом деле являются молекулами, отвечающими за процессы, связанные с регуляторными и сигнальными процессами, протекающими в клетке.