推薦一篇發(fā)表在Angew上的文章：Dichloro Butendiamides as Irreversible Site-Selective Protein Conjugation Reagent，通訊作者是來自劍橋大學(xué)化學(xué)系的Gon?alo J. L. Bernardes和 Victor Laserna，他們課題組致力于蛋白質(zhì)的選擇性修飾。
蛋白質(zhì)的位點(diǎn)選擇性修飾在蛋白質(zhì)功能的研究和藥物開發(fā)方面發(fā)揮著十分重要的作用。由于半胱氨酸具有低豐度和高親核性的特征，科學(xué)家們發(fā)展了一系列基于烷基化，芳基化以及邁爾克加成反應(yīng)的試劑用于半胱氨酸的選擇性偶聯(lián)。其中，馬來酰亞胺是目前研究中最常用的偶聯(lián)試劑，后續(xù)一系列基于馬來酰亞胺構(gòu)建的抗體偶聯(lián)藥物也被FDA批準(zhǔn)上市。然而研究發(fā)現(xiàn)巰基和馬來酰亞胺反應(yīng)產(chǎn)物在血漿中會(huì)發(fā)生快速的硫醇交換，導(dǎo)致藥物的安全性和效力無法保證。一系列的方法穩(wěn)定兩者的結(jié)合，最常用的方法就是加速偶聯(lián)產(chǎn)物的水解從而穩(wěn)定產(chǎn)物，例如通過引入吸電子基團(tuán)，或者改變所插入的半胱氨酸附近的環(huán)境實(shí)現(xiàn)巰基和馬來酰亞胺反應(yīng)產(chǎn)物水解開環(huán)，從而無法硫醇交換導(dǎo)致偶聯(lián)產(chǎn)物的斷裂。所以目前仍然缺乏具有完整偶聯(lián)產(chǎn)物，反應(yīng)迅速且易于合成的半胱氨酸偶聯(lián)策略。
作者合成了一系列馬來酸的衍生物，利用β-巰基乙醇和含有游離半胱氨酸的泛素蛋白(K63C)進(jìn)行反應(yīng)的篩選和產(chǎn)物的檢測(cè)，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)衍生物含有一個(gè)仲胺時(shí)，會(huì)導(dǎo)致非氨基一側(cè)取代基的離去，從而產(chǎn)生環(huán)化加成產(chǎn)物，當(dāng)兩邊都為伯胺時(shí)可以通過調(diào)節(jié)pH值進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)離去基團(tuán)的控制，作者也正在將這個(gè)新反應(yīng)用于調(diào)控蛋白功能技術(shù)的開發(fā)中。針對(duì)于現(xiàn)有的策略水解速度較慢導(dǎo)致產(chǎn)物復(fù)雜，而強(qiáng)堿性條件雖然能加速反應(yīng)，但是無法用于蛋白體系。由于之前的研究中發(fā)現(xiàn)二氯取代可以使馬來酰亞胺偶聯(lián)產(chǎn)物的水解速率提高，所以作者也進(jìn)一步在合成的衍生物中引入二氯的取代基，進(jìn)一步和泛素蛋白進(jìn)行孵育，發(fā)現(xiàn)環(huán)狀產(chǎn)物在30分鐘后就會(huì)水解完全。最后作者將該偶聯(lián)反應(yīng)用于抗體偶聯(lián)藥物的合成，發(fā)現(xiàn)在曲妥珠單抗的Fab蛋白上沒有發(fā)生水解，而是二次的邁克爾加成，經(jīng)過結(jié)構(gòu)的解析發(fā)現(xiàn)是由于半胱氨酸附近存在賴氨酸，從而造成了二次偶聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，并做了突變反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證，由于產(chǎn)率只有50%，所以后續(xù)作者選擇在IgG的Fc片段上不同位點(diǎn)插入半胱氨酸，對(duì)偶聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)率進(jìn)行了優(yōu)化，得到了高選擇性高產(chǎn)率的偶聯(lián)體系的構(gòu)建。
總之，本篇文章作者發(fā)展了新型的偶聯(lián)試劑用于高效的位點(diǎn)選擇性的蛋白偶聯(lián)，為后續(xù)生物學(xué)體系的研究和藥物開發(fā)提供了有利工具。
本文作者：YF
責(zé)任編輯：Guo ZH
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108791
文章引用：DOI：10.1002/anie.202108791
