Νέες προσεγγίσεις στον προσδιορισμό της συγκέντρωσης ιόντων σε βιολογικά συστήματα: σχεδιασμός και σύνθεση φθοριζόντων δεικτών ασβεστίου και ψευδαργύρου και φωτομεταβαλλόμενων δεικτών ασβεστίου

Abstract

This thesis includes research results concerning the design and synthesis of a series of fluorescent probes for intracellular cations. Retrosynthetic approaches are proposed, synthetic pathways are described, and the fluorescence profile of the synthesized probes is presented. The thesis consists of four major thematic units. ## Fluorescent calcium probes, based on the known tetracarboxylate chelator BAPTA. ## Near-membrane calcium fluorescent probes, similar to the aforementioned probes, incorporating in their heterocyclic framework lipophilic chains that may function as anchors by association with the inner membrane surface. ## Fluorescent caged-calcium probes that can function simultaneously as both, caged-calcium and calcium probes, thus avoiding the need for a fluorescent calcium probe to be used when releasing ions from a caged-calcium system. ## Fluorescent zinc probes that combine the appropriate fluorophores with chelator moieties necessary for the detection of [Zn2+]. A detailed fluorescence profile study of the probes synthesized and an evaluation of their overall properties as cation sensors is presented at the end of each section.

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μιας έρευνας η οποία αφορά τη σύνθεση και την μελέτη του φθορισμομετρικού προφίλ μιας σειράς φθοριζόντων δεικτών κατιόντων που συμμετέχουν σε ενδοκυττάριες διεργασίες. Συγκεκριμένα αναλύεται ο σχεδιασμός συνθετικών μεθοδολογιών βάση των οποίων επιχειρείται η σύνθεση διαφόρων κατηγοριών δεικτών: ## Φθορίζοντων δεικτών ασβεστίου, βασισμένων στο τετρακαρβοξυλικό χηλικό τμήμα του γνωστού συμπλοκοποιητή ΒΑΡΤΑ. ## Φθοριζόντων λιποφίλων δεικτών ασβεστίου οι οποίοι αποτελούν παράγωγα της παραπάνω κατηγορίας, τροποποιημένα με ενσωμάτωση λιπόφιλων ομάδων στη δομή τους. ## Φθοριζόντων φωτομεταβαλλόμενων δεικτών ασβεστίου οι οποίοι θα δίνουν την δυνατότητα προσδιορισμού των μεταβολών [Ca2+] που προκαλούν χωρίς να είναι αναγκαία η παρουσία δεύτερου δείκτη [Ca2+]. Η κατηγορία φωτομεταβαλλόμενων δεικτών στην οποία αναφέρεται η παρούσα διατριβή, είναι αυτή των δεικτών που οδηγούν σε αύξηση της συγκέντρωσης του Ca2+ μετά τη φωτόλυση. ## Φθοριζόντων δεικτών ψευδαργύρου, με συνδυασμό χηλικού τμήματος με την επιθυμητή επιλεκτικότητα και χρωμοφόρων με γνωστές ιδιότητες. Επιπλέον παρουσιάζεται μια μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των δεικτών με χρήση της τεχνικής της φθορισμομετρίας.