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    点击反应用处多,“非点”反应也不弱

    2017-11-09 13:56 来源:x-mol 点击:0

    点击反应用处多,“非点”反应也不弱

    前不久,我们介绍了点击化学在新药研发中的应用(点击查看详细)。作为2001年诺贝尔化学奖得主K. Barry Sharpless的非诺奖著名研究成果,点击化学的名头想必大伙都听过。今天要为大家介绍的这篇JACS 文章则反其道而行之,标题“A Chemoselective Rapid Azo-Coupling Reaction (CRACR) for Unclickable Bioconjugation”之中的“非点生物偶联”的确引人瞩目。点击化学用于生物偶联已经是当今化学生物学界的经典操作,这篇文章的“非点生物偶联”又是怎么回事呢?咱们就来看看到底是怎样的快速反应用于完成“非点生物偶联”。


    这篇文章出自美国波士顿学院Abhishek Chatterjee(点击查看介绍)研究团队,报道的核心技术就是芳基重氮化合物和5-羟基色氨酸(5HTP)具有化学选择性的快速反应。下面这个图很好的说明了选择性和快速反应两个特点。重氮化合物4NDz和5HTP的反应速率常数可达63,000 M-1 s-1,远高于同酪氨酸的反应速率常数。


    恐怕有的同学会不服气了,报道个选择性高效反应有什么好稀奇的?凭啥就能发JACS ?嗯,这就要看发现的反应用在哪里啦。俗话说的好,“学会文武艺,货与帝王家”(咳……咳……有点串场,最近单田芳先生的评书听的多了点)。

    Abhishek Chatterjee教授。图片来源:Boston College


    Chatterjee等人报道的反应最大用处就是标记蛋白。化学反应搭上生物应用的车,学科交叉瞬间“高大上”。谁不知道21世纪是生命科学的世纪啊……(泪流满面ing……)


    要说这反应的应用也简单明了。一言以蔽之,作者要证明含有5HTP的蛋白可以被重氮化合物标记到,不含5HTP的蛋白不能被标记。


    其证明过程也很巧妙,作者制备出来含有5HTP的绿色荧光蛋白(sfGFP-151-5HTP)和不含5HTP的绿色荧光蛋白(wild-type-sfGFP),分别同化合物4CDz孵育,再用生物质谱测定蛋白分子量。很明显,sfGFP-151-5HTP的分子量发生了增加,wild-type-sfGFP的分子量无明显变化。另外,作者分别利用含荧光基团的重氮化合物7、含生物素的重氮化合物8同上述两种蛋白进行孵育,随后只能在sfGFP-151-5HTP检测到特征的荧光信号和生物素信号。


    除了GFP这个生物学研究常用的工具蛋白外,作者把这个技术还应用到了抗体药物Herceptin。作者在Herceptin的Fab片段上引入了5HTP,随后利用前述化学反应进行标记。检测思路同上面类似,咱们就不再赘述了。


    记性好的同学该问了,讲了反应,讲了应用,开头说的“非点”呢?嗯,是时候该放大招了。为什么叫“unclickable”?经典的点击化学成键后非常稳定,通常难以断键。这篇文章的作者报道的这个反应,不但反应快,选择性好,产物还可分解!生成的偶氮化合物在连二亚硫酸盐的作用下可以分解,并且被标记的蛋白也能发生这种分解反应。要知道,能“上”能“下”的标记物应用空间异常广阔啊。大写加粗的服气!


    同往常一样,本君最后浅谈两句自己对这文章的看法吧。这文章读了多遍,真心觉得耐人寻味、妙不可言。第一,精妙,反应高效高选择性,还找到了一个火热的应用领域;第二,巧妙,简单的实验就证明了标记蛋白的应用前景;第三,绝妙,标记之后的产物居然还可以分解,标记能上能下。要说不足也是有的,毕竟5HTP不是构成蛋白质的基本氨基酸,这也使得这种标记蛋白的方法受到很大局限,只能人为在要研究的蛋白中先引入5HTP再应用标记策略。如果能在常见氨基酸中实现这类反应,恐怕要引领新的化学生物学研究方法了。