Chem. Eur. J. ：银负载金属有机框架材料用于电化学探针检测BACE1活性

商丘师范学院徐茂田课题组报道了一种银纳米粒子负载金属有机框架材料作为电化学探针灵敏检测BACE1活性的方法，并通过末端酪氨酸的特异性化学标记来实现探针的引入。该平台对BACE1活性测定及其抑制剂筛选提供了一种灵敏和特异的方法。

图1.(A) 电化学探针的制备和(B) 检测BACE1的电化学传感过程。

阿尔兹海默症（AD）是一种中枢神经退行性疾病。AD两大主要病理特征为β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积导致形成老年斑和tau蛋白过度磷酸化导致神经纤维缠结。其中，Aβ是由β-淀粉样前体蛋白（APP）经β-分泌酶（β-位点APP裂解酶，BACE1）和γ-分泌酶裂解产生。BACE1在β位点介导APP裂解，生成C末端片段（C99），C99通过γ-分泌酶的进一步过程释放Aβ。因此，BACE1是APP裂解过程发生时非常重要的酶。已经发现，BACE1抑制剂可以在早期通过阻止Aβ的形成来减缓AD的进展。BACE1已被作为AD早期干预的一个重要的治疗靶点，并且大量的报道已经设计并合成了各种BACE1抑制剂。因此，检测BACE1活性并筛选其抑制剂是AD早期诊断和治疗中的重要策略。由于BACE1在体液中浓度极低，需要开发高特异性和高灵敏的检测方法。为了解决特异性的问题，可以通过生物偶联方法对蛋白质进行特定位点的化学标记，进而提供选择性。其中，酪氨酸可以通过自由基反应进行位点选择性修饰。更重要的是，由于酪氨酸在广泛的溶液pH范围内是中性氨基酸，且其酚基暴露在蛋白质表面，所以生物偶联标记不会改变蛋白质的活性。众所周知，APP的Aβ1-16序列一端为酪氨酸，因此可以通过自由基反应实现信号标记。

为了提高测定灵敏度，银纳米颗粒（AgNPs）/金属有机框架（MOF）复合物（AgNPs@MOF）被用作电化学探针实现信号放大。由于Zr基MOF具有优异的水稳定性和对DNA链磷酸基团的强生物亲和性，因此本文利用Zr基MOF作为探针的固定载体，使用富含C的DNA序列作为模板，在含有AgNO3和NaBH4的水溶液中原位生成AgNPs/MOF复合材料。AgNPs/MOF经4-巯基苯酚修饰后形成的ph-AgNPs@MOF电化学探针结合了每种成分的独特优势，包括Zr基MOF的高比表面积和水稳定性、AgNPs的优异电化学活性和生物相容性以及4-巯基苯酚的官能团。同时，设计了APP的肽序列CSEVNLDAEFRHDSGY，并通过C端固定到微孔板上，之后加入ph-AgNPs@MOF探针，通过酪氨酸酚基和探针酚基的共轭反应完成捕获。在BACE1存在下，肽序列被BACE1切割成CSEVNL和DAEFRHDSGY两个片段。带有探针的片段从微孔板表面分离，并被转移到电极表面进行测试，基于AgNP的电化学信号与BACE1浓度成比例，可以实现BACE1活性的测定。该传感平台为BACE1的活性研究提供了一种新思路。

论文信息

Tyrosine-Conjugation Method for Evaluating BACE1 Activity Based on Silver Nanoparticles/Metal-Organic Framework Composites as Electrochemical TagsYanli Zhou, Zihan Huang, Jiaxiang Liu, Hui Dong, Yintang Zhang, Maotian Xu, Yanfeng Bi

Chemistry – A European Journal

DOI: 10.1002/chem.202300450