分享一篇發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上的文章：Ligand-Directed Photocatalysts and Far-Red Light Enable Catalytic Bioorthogonal Uncaging inside Live Cells，通訊作者是來自特拉華大學的Joseph M. Fox教授，該課題組的研究興趣是為化學生物學設計新反應。
酶在亞細胞器的定位和調控是許多生物過程的基礎。模擬自然界控制亞細胞器中催化反應的能力是化學生物學領域面臨的一個重要挑戰(zhàn)，而目前成功的例子包括抗體-酶綴合物、過渡金屬催化、光化學開關等等。基于四嗪-反式環(huán)辛烯的“點擊釋放化學”在生物活性小分子的時間控制釋放中得到了廣泛應用；芳基乙烯醚與四嗪的聯(lián)用可用于釋放酚和醇，雖然這種方法合成簡單，但速度卻比反式環(huán)辛烯慢。因此，本文作者利用“光催化活化生物正交化學”，引入亞細胞定位的光催化劑來啟動上述反應，開發(fā)了一種新型光脫籠技術。作者開發(fā)的光催化誘導脫籠反應是基于二氫四嗪（DHTz）-四嗪的氧化還原反應。DHTz-乙烯醚（化合物A）可以被氧化形成四嗪的形式（化合物B），該氧化反應是通過長波長光催化來啟動的，作者使用的光催化劑的基本單元是Silarhodamine（SiR），該motif具有高細胞相容性，常應用于生物熒光探針中，例如常用的細胞核染料Hoechst（SiR-H）和微管染料docetaxel（SiR-T），它們的設計思路分別是將亞細胞器定位基團和SiR偶聯(lián)。隨后化合物B發(fā)生分子內的Diels–Alder [4+2]環(huán)加成反應生成化合物C，最終發(fā)生消除產生苯酚。在構建好此光脫籠體系后，作者利用微管解聚劑n-CA4作為概念驗證。作者合成了caged n-CA4，發(fā)現(xiàn)在核定位的SiR-H和光照后，釋放活性的n-CA4，使細胞面積減少。微管定位的SiR-T既可以作為光催化劑啟動脫籠反應，又可以實現(xiàn)亞細胞器的定位和成像。細胞實驗結果表明，細胞經(jīng)過光催化劑孵育、caged n-CA4處理、光照之后，45 min后出現(xiàn)了明顯的微管解聚。綜上，本文作者開發(fā)了一種基于光催化的紅光脫籠技術，用于在活細胞中激活前體分子。
本文作者：MB
責任編輯：TZY
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10655
文章引用：DOI：10.1021/jacs.2c10655
