今天推薦一篇Angewandte Chemie International Edition的文章，通訊作者是韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所的Sungwoo Hong 和Jeabong Jang。
利用可見(jiàn)光光催化進(jìn)行位點(diǎn)特異性的生物偶聯(lián)策略，能夠?qū)崿F(xiàn)在較為溫和的反應(yīng)條件下選擇性地修飾生物分子，是生物偶聯(lián)備受關(guān)注的領(lǐng)域。然而，這方面的策略目前仍存在對(duì)其他親核性氨基酸容忍度低、被修飾的肽段大小受限、需要額外的金屬催化劑或氧化劑、有機(jī)溶劑依賴(lài)等局限，導(dǎo)致其生物兼容性不夠高。本文基于自由基巰基-烯的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，發(fā)展了一種策略能夠在可見(jiàn)光誘導(dǎo)下，在無(wú)金屬、無(wú)氧化劑地參與下，實(shí)現(xiàn)與水兼容的半胱氨酸高效、特異性的生物偶聯(lián)。
此前，其課題組開(kāi)發(fā)了一例有機(jī)光催化劑Q1，基于喹諾酮的色變單元，在可見(jiàn)光誘導(dǎo)下，成功實(shí)現(xiàn)了吡啶不同的功能化，這個(gè)反應(yīng)在1:1的DMF:磷酸鹽水溶液中也能夠獲得不錯(cuò)的量子產(chǎn)率，因此，作者思考假如在光敏熒光團(tuán)Q1骨架的合適位置上加入烯烴的部分是不是就能夠通過(guò)與半胱氨酸殘基的生物偶聯(lián)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)熒光團(tuán)與生物分子的直接組裝。因此，作者設(shè)計(jì)并合成了探針QPEG，其中，八個(gè)PEG是為了增加化合物的水溶性已增加反應(yīng)與水的兼容性。隨后，作者先后進(jìn)行氨基酸和多肽與QPEG的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在1:9的DMF:磷酸鹽水溶液中，藍(lán)光照射下，QPEG均能與氨基酸或多肽上的半胱氨酸發(fā)生高特異性的偶聯(lián)反應(yīng)，對(duì)其他各類(lèi)氨基酸都具有很高的兼容性。且這個(gè)反應(yīng)只標(biāo)記游離的半胱氨酸，對(duì)二硫鍵不反應(yīng)，若需對(duì)二硫鍵上的半胱氨酸進(jìn)行標(biāo)記，只需加入還原劑TCEP。此外，作者還利用這個(gè)策略對(duì)蛋白進(jìn)行了標(biāo)記Ub K63C和BSA均實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的半胱氨酸特異性偶聯(lián)。通過(guò)引入催化劑QCAT，還能夠?qū)⑻结楺PEG的熒光團(tuán)換成生物素等相關(guān)分子，對(duì)含半胱氨酸的生物分子實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)簽的標(biāo)記。
作者還對(duì)機(jī)理機(jī)理進(jìn)行了探究，是基于氫原子轉(zhuǎn)移的自由基巰基-烯反應(yīng)。這個(gè)高效、簡(jiǎn)單且與水兼容的點(diǎn)擊反應(yīng)，有望在生物醫(yī)藥方面進(jìn)行拓展應(yīng)用。
本文作者：CXM
責(zé)任編輯：LZH
原文地址：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202010217
原文引用：DOI：10.1002/anie.202010217
