本文要点：

使用活细胞内部的未保护性铱转移氢化催化剂可以实现醛向醇的转化。实验使用Bodipy荧光底物通过共聚焦荧光显微镜实时观察反应，并基于使用丙酮酸作为细胞氧化还原调节剂的研究，提出还原型辅因子烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）是细胞内可能的氢化物来源。

近年来，在生物体内引入无机配合物作为生物正交反应催化剂的研究取得了一些成功，这些催化剂包括一些稳定性良好的金属配合物。但是由于许多金属催化剂与生物组分(如谷胱甘肽)不相容，它们通常在细胞外发挥作用或者被包裹在保护性蛋白质支架中。在本文中，作者报导了一种无保护系统的转移加氢铱催化剂，它可以催化活细胞内的醛转化为醇，在生物学及相关领域具有广泛的应用空间。

鉴于苯基-2-吡啶甲酸酯连接的五甲基环戊二烯基(Cp*)铱络合物(Ir1)是比由2,2 '-二吡啶及其衍生物连接的铱络合物(Ir2)更为活跃的转移加氢催化剂，且Ir1的催化性能与通常研究的[Cp* (N -甲苯二胺)一氯合铱]（[Cp* Ir (N-tosylethylenediamine)(Cl)]）配合物相似，作者选择在后续实验中使用Ir1。为证明Ir1在活细胞内具有催化活性，作者期望用一种含醛的探针分子来处理细胞，这种分子在还原时会显示出明显的荧光变化。

为了实现上述目标，作者首先设计了具有理想光物理性质和反应特性的探针分子。将各种被醛基功能化的荧光团作为氢转移的底物，在存在Ir1和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的溶液中测试24小时。发现只有萘、香豆素和氟化硼二吡咯-醛（Bodipy-CHO）三种化合物的产率比较高(分别为13%、100%和20%)。其中Bodipy-CHO有一个在吸收光谱的可见光区域(λmax = 480nm)内的激发波长并且其还原产物Bodipy-OH的荧光发射量大约是它的五倍，由于Bodipy-OH的形成，Bodipy-CHO和Ir1/NADH反应在520 nm处荧光发射量增加约1.9倍。相比之下,Bodipy-CHO和Ir2 / NADH在类似的反应条件下反应没有导致任何荧光增强，Bodipy-CHO的这些特性使它成为一种具有吸引力的细胞实验反应探针。

接下来，作者利用八孔玻片对小鼠胚胎成纤维细胞进行成像研究。作者分别用30μMBodipy-CHO和Bodipy-OH培养细胞 4 h,然后使用共焦荧光显微镜获取图像，并使用ImageJ程序对细胞图像的相对积分荧光强度进行量化，发现Bodipy-CHO处理后细胞荧光较弱，而Bodipy-OH处理后细胞荧光较强。同时作者发现当用30μM的 Bodipy-CHO处理这些细胞，然后加入含有20μM的Ir1的溶液，随着时间的推移，可以观察到细胞内部荧光信号的增加，这说明BodipyCHO被还原为Bodipy-OH。此外，细胞形态的亮场图像及细胞毒性测量表明，在成像实验期间，细胞没有受到探针或催化剂的不利影响。与之相比，使用Ir2、Ir3或IrCl₃盐作为铱源进行类似的研究时，没有检测到明显的荧光增强，这表明Bodipy-CHO向Bodipy-OH的转化需要活性足够高的转移氢化催化剂才能进行。

为了独立验证成像研究的结果，作者使用荧光光谱分析了不同细胞处理组的细胞裂解物。用组织培养板培养NIH3T3细胞，然后转移到Bodipy-CHO(30μM),Bodipy-OH(30μM),或Bodipy-CHO(30μM) / Ir1(20μM)中培养 2 h，对细胞裂解液进行荧光光谱分析。经测定，相对于Bodipy-CHO对照组，Bodipy-OH和Bodipy-CHO/Ir1处理组荧光分别增加了3.4倍和2.4倍，再次表明Ir1复合物催化NIH-3T3细胞内Bodipy-CHO还原成Bodipy-OH。

作者认为含醛探针的胞内还原是通过Ir1催化NADH和Bodipy-CHO之间的转移氢化进行的，并推论如果人为降低细胞内的NADH水平，那么内源性氢化物用于还原化学反应的数量就会减少。为了验证这一假设，作者用10 mM的丙酮酸钠处理了NIH-3T3细胞，减少NADH的生成，发现与仅使用Bodipy-CHO的细胞相比，使用丙酮酸处理的细胞在Bodipy-CHO/Ir1存在的情况下荧光没有增加，这表明向探针转移氢化作用被有效抑制。

最后，为了证实有机铱复合物可以通过NIH-3T3细胞的膜双分子层，作者使用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS，inductively coupled plasmamass spectrometry)测量了胞内的Ir浓度。结果表明，用20μM Ir1, Ir2或Ir3处理2 h的细胞，每10⁶个细胞分别保留约530、40和2 ng Ir。但是由于与其他含Ir物质相比，Ir1在细胞中积累的更多，需要通过更多实验证明Ir1促进荧光增强更有效，是因为它的活性高，而不是细胞摄取量大。

综上所述，作者使用含氟醛探针，已经证明无保护系统的有机铱复合物可以促进活细胞内的转移氢化，为化学生物学提供了一个多功能的新工具，这一进展将使新的生物技术得以开发，如涉及神经退行性疾病的细胞毒性醛的解毒或细胞内生物偶联新技术的创造。