推薦一篇發(fā)表在JACS上的文章：Protein Modification at Tyrosine with Iminoxyl Radicals。文章通訊作者是來自東京大學(xué)的Motomu Kanai教授和他們課題組的Kounosuke Oisaki，他們實(shí)驗(yàn)室主要致力于發(fā)展用于藥物等復(fù)雜分子合成的新型催化劑。細(xì)胞內(nèi)可逆的蛋白質(zhì)翻譯后修飾是調(diào)控細(xì)胞生命活動(dòng)的重要組成部分。近些年來，科學(xué)家們發(fā)展了一系列合成蛋白質(zhì)修飾的方法，在用于對(duì)細(xì)胞內(nèi)翻譯后修飾參與的生命過程研究的同時(shí)，也應(yīng)用于新的生物材料的制備以及醫(yī)學(xué)的診斷、治療中。雖然合成蛋白質(zhì)修飾的策略為研究蛋白修飾的活性以及拓展蛋白質(zhì)修飾的功能提供了有利工具，但是用于可逆合成蛋白質(zhì)修飾的策略目前研究較少。目前主要有用于半胱氨酸的麥克爾加成和逆邁克爾加成以及烷基化和去烷基化反應(yīng)等，用于賴氨酸動(dòng)態(tài)的亞胺形成反應(yīng)，用于甲硫氨酸的高價(jià)碘試劑和還原劑脫除以及用于色氨酸的銠試劑和基于氧還的脫除策略。這些策略中，目前只有半胱氨酸，賴氨酸等親核性較高的氨基酸的動(dòng)態(tài)調(diào)控方法相對(duì)比較成熟，活性較低的氨基酸的可逆調(diào)控策略還有很多不足。有一些反應(yīng)無法在相對(duì)溫和的條件下（室溫，pH接近中性）反應(yīng)，去偶聯(lián)脫除修飾后的蛋白質(zhì)失活，導(dǎo)致這些方法無法在生物研究中應(yīng)用。酪氨酸在蛋白質(zhì)中豐度較低，且由于苯酚具有兩親性，所以也會(huì)有一部分酪氨酸暴露在蛋白表面。這些酪氨酸參與到蛋白質(zhì)磷酸化修飾，酶底物之間的結(jié)合以及蛋白-蛋白相互作用中，所以對(duì)酪氨酸殘基的動(dòng)態(tài)調(diào)控對(duì)于研究蛋白活性，調(diào)節(jié)蛋白功能具有重要的意義。
本篇文章中，作者開發(fā)了一種穩(wěn)定的氧化亞胺自由基試劑用于酪氨酸的可逆偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)上共價(jià)鍵的動(dòng)態(tài)調(diào)控。由于之前作者開發(fā)了利用空間上位阻較小的且?guī)в屑ぐl(fā)電子的氨基氧自由基keto-ABNO用于色氨酸的化學(xué)修飾，且之前已有報(bào)道對(duì)甲基苯酚和二叔丁基氧化亞氨自由基可以在硝酸鈰銨的作用下通過肟的單電子氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)偶聯(lián)。因此在此基礎(chǔ)上，作者對(duì)氨基氧自由基反應(yīng)性相似的種類N-氧基自由基的活性進(jìn)行研究開發(fā)用于酪氨酸殘基的修飾方法。在對(duì)自由基取代基和反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化后，作者發(fā)現(xiàn)具有極性官能團(tuán)（水溶性好），取代基為異丙基的非共軛肟1f在硝酸鈰銨預(yù)混30s的條件下可以實(shí)現(xiàn)最佳的和酪氨酸偶聯(lián)的效果，且該反應(yīng)具有較好的氨基酸選擇性。作者進(jìn)一步利用肟試劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)一系列多肽（亮丙瑞林、血管緊張素I、比伐盧定、血管緊張素IV、神經(jīng)降壓素和催產(chǎn)素）和蛋白（溶菌酶、胰島素、刀豆蛋白A、α-糜蛋白酶原A、核糖核酸酶A、α-乳清蛋白和α-糜蛋白酶）上酪氨酸進(jìn)行選擇性標(biāo)記，多數(shù)都具有80%以上的產(chǎn)率。此外肟試劑的標(biāo)記可以與環(huán)張力的點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)和偶氮苯合成體系兼容，為后續(xù)蛋白質(zhì)的功能化服務(wù)。作者發(fā)現(xiàn)這種偶聯(lián)產(chǎn)物不穩(wěn)定會(huì)緩慢地發(fā)生脫除，且脫除效率與肟試劑的O-H鍵解離能相關(guān)，加入青霉胺或光照可以進(jìn)一步加速去偶聯(lián)反應(yīng)的速率。作者最后利用α-糜蛋白酶和曲妥珠單抗進(jìn)行可逆的偶聯(lián)反應(yīng)，并進(jìn)一步對(duì)α-糜蛋白酶的酶活以及曲妥珠單抗結(jié)合HER2的能力進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)脫出后蛋白的活性和結(jié)合能夠很好的恢復(fù)。
總之，本篇文章報(bào)道了一種可逆的酪氨酸選擇性標(biāo)記策略，為后續(xù)的蛋白質(zhì)功能的可控調(diào)節(jié)以及生物醫(yī)療應(yīng)用提供了新的工具。
本文作者：YF
責(zé)任編輯：KLH
文章鏈接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c09066
文章引用：DOI: 10.1021/jacs.1c09066
