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Hydrolysis-Based Small-Molecule Hydrogen Selenide (H2Se) Donors for Intracellular H2Se Delivery
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2021-11-09 , DOI: 10.1021/jacs.1c09525 Turner D Newton 1 , Sarah G Bolton 1 , Arman C Garcia 1 , Julie E Chouinard 2 , Stephen L Golledge 2 , Lev N Zakharov 2 , Michael D Pluth 1
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2021-11-09 , DOI: 10.1021/jacs.1c09525 Turner D Newton 1 , Sarah G Bolton 1 , Arman C Garcia 1 , Julie E Chouinard 2 , Stephen L Golledge 2 , Lev N Zakharov 2 , Michael D Pluth 1
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Hydrogen selenide (H2Se) is a central metabolite in the biological processing of selenium for incorporation into selenoproteins, which play crucial antioxidant roles in biological systems. Despite being integral to proper physiological function, this reactive selenium species (RSeS) has received limited attention. We recently reported an early example of a H2Se donor (TDN1042) that exhibited slow, sustained release through hydrolysis. Here we expand that technology based on the P═Se motif to develop cyclic-PSe compounds with increased rates of hydrolysis and function through well-defined mechanisms as monitored by 31P and 77Se NMR spectroscopy. In addition, we report a colorimetric method based on the reaction of H2Se with NBD-Cl to generate NBD-SeH (λmax = 551 nm), which can be used to detect free H2Se. Furthermore, we use TOF-SIMS (time of flight secondary ion mass spectroscopy) to demonstrate that these H2Se donors are cell permeable and use this technique for spatial mapping of the intracellular Se content after H2Se delivery. Moreover, these H2Se donors reduce endogenous intracellular reactive oxygen species (ROS) levels. Taken together, this work expands the toolbox of H2Se donor technology and sets the stage for future work focused on the biological activity and beneficial applications of H2Se and related bioinorganic RSeS.
中文翻译：
用于细胞内 H2Se 递送的基于水解的小分子硒化氢 (H2Se) 供体
硒化氢 (H 2 Se) 是硒生物加工过程中的中心代谢物，用于结合到硒蛋白中，硒蛋白在生物系统中起着至关重要的抗氧化作用。尽管对于适当的生理功能是不可或缺的，但这种活性硒（RSeS）受到的关注有限。我们最近报道了一个 H 2 Se 供体 (TDN1042) 的早期例子，它通过水解表现出缓慢、持续的释放。在这里，我们扩展了基于 P=Se 基序的技术，以通过31 P 和77 Se NMR 光谱监测的明确机制开发具有更高水解速率和功能的环状-PSe 化合物。此外，我们报告了一种基于 H 2反应的比色法Se 与 NBD-Cl 生成 NBD-SeH (λ max = 551 nm)，可用于检测游离 H 2 Se。此外，我们使用 TOF-SIMS（飞行时间二次离子质谱）来证明这些 H 2 Se 供体是细胞可渗透的，并使用该技术对 H 2 Se 递送后的细胞内 Se 含量进行空间映射。此外，这些 H 2 Se 供体降低了内源性细胞内活性氧 (ROS) 水平。总之，这项工作扩展了 H 2 Se 供体技术的工具箱，并为未来专注于 H 2 Se 和相关生物无机 RSeS 的生物活性和有益应用的工作奠定了基础。
更新日期：2021-11-24
中文翻译：
用于细胞内 H2Se 递送的基于水解的小分子硒化氢 (H2Se) 供体
硒化氢 (H 2 Se) 是硒生物加工过程中的中心代谢物，用于结合到硒蛋白中，硒蛋白在生物系统中起着至关重要的抗氧化作用。尽管对于适当的生理功能是不可或缺的，但这种活性硒（RSeS）受到的关注有限。我们最近报道了一个 H 2 Se 供体 (TDN1042) 的早期例子，它通过水解表现出缓慢、持续的释放。在这里，我们扩展了基于 P=Se 基序的技术，以通过31 P 和77 Se NMR 光谱监测的明确机制开发具有更高水解速率和功能的环状-PSe 化合物。此外，我们报告了一种基于 H 2反应的比色法Se 与 NBD-Cl 生成 NBD-SeH (λ max = 551 nm)，可用于检测游离 H 2 Se。此外，我们使用 TOF-SIMS（飞行时间二次离子质谱）来证明这些 H 2 Se 供体是细胞可渗透的，并使用该技术对 H 2 Se 递送后的细胞内 Se 含量进行空间映射。此外，这些 H 2 Se 供体降低了内源性细胞内活性氧 (ROS) 水平。总之，这项工作扩展了 H 2 Se 供体技术的工具箱，并为未来专注于 H 2 Se 和相关生物无机 RSeS 的生物活性和有益应用的工作奠定了基础。
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