The Carbonyl Borate Compounds Binding Selectively to Human Serum Albumin by Forming BODIPY-like Fluorophore

Abstract

Chirality is important in various fields such as medicinal chemistry and biochemistry, as enantiomers can play totally different roles in organisms. There are many methods to measure the enantiomer excess of biomolecules, however, the comprehensive determination of the absolute configuration, enantiomeric ratio of amino alcohol, amino acid, and a protein by optical methods has remained a major challenge to date. We have synthesized new 2 aldehyde-based probes and 1 ketone-based probe that react with amino alcohols, amino acids, and a HSA protein in aqueous and organic solution and generates distinct chiroptical responses and fluorescence intensity. Our aldehyde and ketone-based probes can be applied to organisms and it is quite remarkable that these probes have shown strong binding affinity towards HSA. And we compared the results of the earlier synthesized probes with newly designed probes. These fluorescent probes can measure their chirality, circular dichroism values, and dissociation constants, and quantum yields. By these probes can simply sense CD and fluorescence signals upon the presence of amino molecules. They sense different and unique signals in CD and UV/vis response that allow assignment of the absolute configuration and quantification of the sample concentration and so on. Therefore, all newly synthesized probes can be used as a dual sensor that measures CD and fluorescence intensity. Aldehyde-based probes can dissolve in aqueous solution and show selectively strong fluorescence intensities and KD values with HSA. If we connect a drug and a linker on the probes, the probes may operate as a drug delivery that can treat cancer and diseases. For these results, the synthesized probes in our research show the potential and efficiency as sensors in organisms.;광학 이성질체는 생명체 내에서 다른 역할을 하는 것처럼, 카이랄성은 생화학과 관련된 다양한 분야에서 중요한 요소로 여겨지고 있다. 생체분자의 광학이성질체의 양과 비율을 측정하기 위한 많은 방법들이 존재하나, 우리는 그 중에서 형광 프로브를 사용하고자 한다. 이 형광 프로브는 합성 및 측정 방식이 간단하며 높은 센서 효율성과 민감도를 가진다. 광학적 방법들에 의한 아미노알코올, 아미노산, 그리고 단백질의 절대 배열, 광학이성질체의 배율, 해리상수, 그리고 형광수율의 포괄적인 측정은 지금까지 주요한 도전으로 여겨져 왔다. 우리는 수용액과 유기액에서 아미노알코올, 아미노산, 그리고 단백질과 반응하고, 특유의 키랄성광학 반응들과 형광세기를 발생시키는 프로브들을 합성해왔다. 우리의 알데하이드 프로브들은 유기물들에 응용될 수 있으며, 그리고 알부민에 강한 결합력을 보여준다. 현 연구에서는 새로운 2개의 알데하이드 기반의 프로브와 1개의 케톤 기반의 프로브를 합성했다. 그리고 기존의 형광 프로브들과 새롭게 만들어진 프로브들의 실험결과를 비교하였다. 이 형광 프로브들과 아미노알코올, 아미노산, 그리고 알부민이란 단백질을 반응시켜, 그들의 카이랄성, 광학이성질체의 비율, 해리상수, 그리고 양자수율을 측정한다. 프로브 1, 2, 3은 알부민 단백질과 강하게 결합하며 알데하이드 기반의 프로브의 경우 물 환경에서 잘 녹는 성질을 보여줬다. 이와 같은 결과들을 토대로, 현 연구에서 개발한 프로브들은 생체 내에서 센서로서의 잠재력과 효율성을 보여준다는 것을 알 수 있다.