阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)是一种进行性的不可逆神经退行性疾病,影响着全球数千万人的健康,也给家庭和社会带来沉重负担。尽管全世界的科研人员花费了大量时间和精力去尝试找到AD的有效治疗策略,但均以失败告终。究其原因可能有两点:一是目前AD的致病机制尚不完全明确;二是大多数患者确诊时病症已到达不可治的地步,所以开发一种能够早期诊断AD的工具显得至关重要。绿色荧光蛋白(Green fluorescent protein,GFP)是一种由约238个氨基酸组成,蓝光激发可产生绿光的蛋白质,最早从维多利亚多管发光水母中分离而得。绿色荧光蛋白的发现与发展打开了生命科学研究的新篇章,而引起荧光蛋白发光的荧光蛋白发色团对羟基苯咪唑啉酮(p-hydroxybenzylidine-imidazolinone,p-HBDI)结构也引起了科研学者的高度关注。p-HBDI及其衍生物生物相容性好,荧光背景极低,stokes位移大,光稳定性好,为一种潜在的优质化学荧光团骨架,对其进行化学修饰改造能够运用于多领域的荧光微量检测。本文以荧光蛋白发色团为荧光模板骨架进行化学修饰,以AD早期诊断和致病的关键多肽Aβ为核心靶标,研究了基于荧光蛋白发色团的新型有效Aβ蛋白检测荧光探针和荧光蛋白发色团的改造策略。本文主要内容如下:(1)基于绿色荧光蛋白的对羟基咪唑啉酮的骨架设计构建了探针C25用于有区分地同时成像Aβ聚集体和溶酶体粘度。探针C25具有溶酶体靶向性,能够实时监测溶酶体内微弱的粘度变化,其检测溶酶体粘度时在600 nm处开启荧光。同时探针C25也与Aβ聚集体有较好的结合能力,在溶液,细胞和组织层面都可以精准成像Aβ聚集体,其检测Aβ聚集体时在570 nm处开启荧光。探针C25还具有荧光背景低,光稳定性好,低生物毒性,强抗干扰能力等优势,为阿尔茨海默症的早期诊断和新型治疗方法的发现提供了有力工具。(2)发现了一种反卡莎规则的具有双荧光发射的荧光蛋白发色团衍生物探针C17,该分子在不同溶剂中都具有430 nm和530 nm处的两个吸收峰,而使用430nm的光激发探针C17会产生最大发射波长在480 nm和620 nm处的两个荧光带。探针C17能够在绿光区域检测Aβ寡聚体,在红光区域检测Aβ寡聚体和Aβ聚集体。该探针不仅能够用于Aβ寡聚体的检测,同时其双荧光发生的性能也能够用于定性探讨Aβ寡聚体与Aβ聚集体以及AD三者的关系,对AD的早期诊断和致病机制的研究都有一定的意义。(3)基于氟硼锁定的荧光蛋白骨架设计合成了探针B2用于Aβ寡聚体的检测。在Aβ寡聚体探针BD-Oligo的探针结构上进行改造,创新性地利用氟硼锁定的荧光蛋白发色团结构代替BODIPY结构,显著增大了探针B2的stokes位移,提高了其光学成像性能。探针B2与Aβ寡聚体结合力高,能够灵敏精准检测生物体系中的Aβ寡聚体。(4)通过将荧光蛋白发色团对羟基苯咪唑啉酮的酚羟基置换为对二甲氨基和将咪唑啉酮末端引入三种不同能力的吸电子基团,得到X系列共6个荧光蛋白发色团衍生物。通过紫外与荧光光谱的考查,发现加强酚羟基位置的供电子能力和咪唑啉酮末端的吸电子能力都可以大幅度红移波长。虽然在体外活性测试中没有发现潜在的能够靶向Aβ蛋白聚集体的荧光探针,但是该系列的探针的修饰与优化仍在实验室中进行。