内质网、脂滴和细胞核形成的可视化，以及斑马鱼头部的信号

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Visualization of the formation of endoplasmic reticulum, lipid droplet and nucleus, and the signals of zebrafish head

　　

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  探针RP可同时靶向细胞内的三种细胞器。
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  探针RP实现了内质网和脂滴同步形成的可视化观测。
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  探针RP检测到氧化应激条件下新生细胞核的生成。
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  探针RP在氧化应激下对斑马鱼头部进行了观测。

引言

内质网（ER）是细胞内一种至关重要的三维网状膜系统，由相互连接的扁平囊泡、管状结构或囊泡组成[1]、[2]、[3]。内质网分为两种类型：粗面内质网和光面内质网，两者在细胞生命活动中均发挥着不可或缺的作用。新生内质网仅来源于预先存在的内质网，其生长和扩展对细胞功能至关重要[4]、[5]。内质网在新生和成熟脂滴（LDs）的生长过程中也发挥着重要作用[6]、[7]、[8]、[9]。

脂滴由中性脂质、固醇酯和甘油三酯组成的核心构成，外裹磷脂单层。它们存在于真核细胞中，在脂质代谢和能量产生过程中发挥着关键作用[10]、[11]、[12]。随着脂质代谢障碍的日益普遍，对脂滴生物合成的研究受到了越来越多的关注。脂滴不仅参与脂质毒性、蛋白质降解以及内质网应激反应的保护作用[13]、[14]、[15]，还在细胞适应环境变化方面发挥着至关重要的作用。

细胞核是真核细胞中最重要的细胞器之一，储存遗传信息并调控细胞生长、分裂、代谢和分化等关键生命活动[16]、[17]、[18]。深入了解这些细胞核功能不仅有助于我们揭示新生细胞核形成的分子机制，还可能为研究细胞增殖、分化和肿瘤发生等重要生物过程提供新的见解和线索。现有研究表明，在氧化应激条件下，细胞可能采用特定的调控机制来保护细胞核内的遗传信息免受损伤[19]、[20]。此外，细胞还会激活相关信号通路以促进细胞修复、重组，甚至启动细胞凋亡。

在此，我们设计了一种可同时靶向内质网、脂滴和细胞核三种细胞器的荧光探针。光谱特性表明该探针具有优异的特异性和光稳定性。通过成像，我们成功捕捉到了新生内质网和脂滴的同步形成过程，以及新生内质网结构的动态生成。三维（3D）成像技术使我们能够直接观察细胞核的形成过程，为细胞核生物发生提供了新的空间视角。此外，我们成功利用荧光成像技术对斑马鱼头部进行了成像。我们的发现不仅加深了人们对细胞器生物发生及其相互关系的理解，还开辟了新途径来探索细胞稳态和病理机制，涵盖代谢调控和疾病进展等方面。

章节摘要

细胞实验

在细胞实验中，对照组细胞使用培养液进行正常培养。在氧化应激实验中，将不同浓度的过氧化氢（H₂O₂）（100和200 μM）加入培养体系中，使细胞孵育2小时。在细胞成像前，加入探针RP（10 μM）并孵育15分钟，随后进行成像。在细胞器靶向实验中，使用商业荧光探针（内质网ER-Tracker Blue、脂滴BODIPY 493/503，

探针的设计与合成

为实现对三种不同细胞器的靶向，我们开发了该荧光探针。该探针以罗丹明衍生物为骨架，在其上连接了内质网靶向基团[21]、[22]、[23]，从而赋予探针初步的细胞器靶向能力。探针结构中的二乙基基团，根据其化学性质和先前研究，表明该探针可能具有靶向脂滴的能力[24]、[25]。此外，氮原子的存在

结论

总之，我们设计了一种靶向三种不同细胞器的荧光探针。光谱分析表明该探针具有高特异性。单一多细胞器靶向探针RP避免了多种细胞器特异性染料所带来的光谱串扰和叠加细胞毒性。其统一的信号读取方式还允许在没有因探针特性差异引起的系统偏差的情况下，可靠地比较不同细胞器之间微环境的变化。在

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本工作得到广西民族大学研究基金项目（项目编号：HT2500000143）、广西青年科学基金项目（C类）（2026GXNSFBA00640169）、右江民族医学院研究基金项目（项目编号：yy2025rcky014）、广西石化资源加工与过程强化技术重点实验室主任/开放基金项目（项目编号：2024 K005）的资助。

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