CY5-气杆菌素，花青素标记肠杆菌科细菌分泌物：特异性铁螯合剂

气杆菌素的化学本质与分类

气杆菌素（Aerobactin）是一种由肠杆菌科细菌（如大肠杆菌、肺炎克雷伯菌）分泌的低分子量铁载体复合物，其核心功能是通过高亲和力结合环境中的铁离子（Fe³⁺），为细菌提供生长必需的铁元素。从化学结构看，气杆菌素由以下部分组成：

分子式：C₂₂H₃₆N₄O₁₃

分子量：564.54 Da

结构特征：由L-赖氨酸、柠檬酸和羟基喹啉通过共价键连接形成四齿配位结构，对Fe³⁺的亲和力达10³⁰ M⁻¹。其化学名称包括“3-[[(1S)-5-(乙酰羟基氨基)-1-羧基戊基]氨基甲酰基]-2-[[(1S)-5-(乙酰羟基氨基)-1-羧基戊基]氨基甲酰甲基]-2-羟基丙酸”等复杂表述，反映了其多官能团特性。

在分类上，气杆菌素属于铁载体（Siderophore），是微生物为应对铁限制环境而演化出的特异性铁螯合剂。其合成由5个基因（iucA、iucB、iucC、iucD、iutA）编码，其中iutA基因编码的膜受体（IutA）负责将Fe³⁺-气杆菌素复合物转运至细菌细胞内。

CY5-气杆菌素的构建与特性

CY5-气杆菌素是通过化学修饰将近红外荧光染料CY5共价标记至气杆菌素分子上的功能化探针。其构建过程与特性如下：

1. 构建原理

标记位点：气杆菌素分子中的氨基（如L-赖氨酸的ε-氨基）或羧基是CY5标记的主要位点。通过活性酯反应（如CY5-NHS酯与氨基反应），形成稳定的硫脲键（-NH-C(=S)-N=）。

反应条件：

溶剂：干燥有机溶剂（如DMSO）或PBS缓冲液（pH 7.4）；

温度：4-25℃（室温或低温以避免气杆菌素环结构降解）；

时间：数小时至过夜，确保充分偶联。

纯化与表征：

纯化方法：硅胶柱层析或高效液相色谱（HPLC）；

验证手段：质谱（MS）确认分子量，核磁共振（NMR）验证化学骨架完整性，荧光光谱确认CY5标记成功。