回顧一篇由UCB LBNL的Nichloas Stephanopoulos與Matthew B Francis共同撰寫的在2011年發(fā)表于Nature Chemical Biology的文章，題目為“Choosing an effective protein bioconjugation strategy”。本文截止2020-08-07，已被引320次，為高被引論文。文章總結(jié)了化學(xué)的與生物的標(biāo)記蛋白的策略方法，并給出了決策樹。
策略I：幾乎所有蛋白表面具有多個(gè)Lys，可高效的對(duì)蛋白進(jìn)行標(biāo)記，但修飾數(shù)量、位點(diǎn)是不可預(yù)知的。策略II：一些抗體、骨架蛋白、分泌蛋白或天然狀態(tài)分離得到的蛋白，可在Trp處與金屬有機(jī)化合物反應(yīng)偶聯(lián)；Tyr殘基的酚羥基為第一類定位基，可通過(guò)曼尼希反應(yīng)、重氮鹽進(jìn)行標(biāo)記。該策略需要針對(duì)具體蛋白進(jìn)行小分子化合物的開發(fā)，耗時(shí)費(fèi)力，蛋白結(jié)構(gòu)已知可輔助化合物的篩選開發(fā)。
策略III：(外源)表達(dá)蛋白可定點(diǎn)突變引入Cys，Cys在絕大多數(shù)蛋白中的豐度較低(第二稀有氨基酸)。可利用馬來(lái)酰亞胺(NEM)、碘乙酰胺(IAA)、乙烯基亞砜、丙烯酰胺進(jìn)行烷基化標(biāo)記，也可利用巰基形成二硫鍵的性質(zhì)捕獲。需要注意的是，NEM、IAA也可標(biāo)記Lys，因此需要質(zhì)譜驗(yàn)證修飾位點(diǎn)是否為Cys。
策略IV：一些蛋白的催化活性中心位點(diǎn)是Cys，不能使其烷基化失活；此外，人為引入的Cys可能形成額外的二硫鍵改變蛋白構(gòu)象。此時(shí)需考慮采用與策略II類似的方法，結(jié)合蛋白來(lái)源可定點(diǎn)突變引入新的Tyr、Trp等，N端的Trp可發(fā)生Pictect-Spengler反應(yīng)。
策略VI：蛋白C端具有硫酯結(jié)構(gòu)可通過(guò)自然化學(xué)連接(NCL)，在生物兼容條件下與半胱氨酸衍生物反應(yīng)偶聯(lián)標(biāo)記。若蛋白C端具有CaaX基序(RAS)，可通過(guò)法尼烯焦磷酸等衍生物，利用法尼烯脂轉(zhuǎn)移酶進(jìn)行偶聯(lián)標(biāo)記。
策略VII：利用非天然氨基酸引入酮、疊氮、炔烴、苯胺等基團(tuán)，利用生物正交化學(xué)進(jìn)行二次反應(yīng)標(biāo)記蛋白；也可引入熒光基團(tuán)、光交聯(lián)基團(tuán)、光化學(xué)轉(zhuǎn)化基團(tuán)進(jìn)行蛋白標(biāo)記。
策略VIII & IX：較成熟的生物學(xué)方法。
本文已經(jīng)發(fā)表接近十年，生物正交化學(xué)反應(yīng)、ABP探針與非天然氨基酸的開發(fā)與應(yīng)用有了更多發(fā)展，質(zhì)譜、核磁等分析技術(shù)的進(jìn)步使得許多新方法成為可能，但仍需注意的是，對(duì)蛋白等生物大分子的標(biāo)記技術(shù)依舊是不深刻的，在面對(duì)具體蛋白的標(biāo)記時(shí)，具體策略選擇不一定按文中思路進(jìn)行。
