前不久，我們介紹了點(diǎn)擊化學(xué)在新藥研發(fā)中的應(yīng)用（點(diǎn)擊查看詳細(xì)）。作為2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主K. Barry Sharpless的非諾獎(jiǎng)著名研究成果，點(diǎn)擊化學(xué)的名頭想必大伙都聽過。今天要為大家介紹的這篇JACS 文章則反其道而行之，標(biāo)題“A Chemoselective Rapid Azo-Coupling Reaction (CRACR) for Unclickable Bioconjugation”之中的“非點(diǎn)生物偶聯(lián)”的確引人矚目。點(diǎn)擊化學(xué)用于生物偶聯(lián)已經(jīng)是當(dāng)今化學(xué)生物學(xué)界的經(jīng)典操作，這篇文章的“非點(diǎn)生物偶聯(lián)”又是怎么回事呢？咱們就來看看到底是怎樣的快速反應(yīng)用于完成“非點(diǎn)生物偶聯(lián)”。
這篇文章出自美國波士頓學(xué)院Abhishek Chatterjee（點(diǎn)擊查看介紹）研究團(tuán)隊(duì)，報(bào)道的核心技術(shù)就是芳基重氮化合物和5-羥基色氨酸（5HTP）具有化學(xué)選擇性的快速反應(yīng)。下面這個(gè)圖很好的說明了選擇性和快速反應(yīng)兩個(gè)特點(diǎn)。重氮化合物4NDz和5HTP的反應(yīng)速率常數(shù)可達(dá)63,000 M-1 s-1，遠(yuǎn)高于同酪氨酸的反應(yīng)速率常數(shù)。
恐怕有的同學(xué)會(huì)不服氣了，報(bào)道個(gè)選擇性高效反應(yīng)有什么好稀奇的？憑啥就能發(fā)JACS ？嗯，這就要看發(fā)現(xiàn)的反應(yīng)用在哪里啦。俗話說的好，“學(xué)會(huì)文武藝，貨與帝王家”（咳……咳……有點(diǎn)串場，最近單田芳先生的評(píng)書聽的多了點(diǎn)）。
Abhishek Chatterjee教授。圖片來源：Boston College
Chatterjee等人報(bào)道的反應(yīng)最大用處就是標(biāo)記蛋白。化學(xué)反應(yīng)搭上生物應(yīng)用的車，學(xué)科交叉瞬間“高大上”。誰不知道21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)啊……（淚流滿面ing……）
要說這反應(yīng)的應(yīng)用也簡單明了。一言以蔽之，作者要證明含有5HTP的蛋白可以被重氮化合物標(biāo)記到，不含5HTP的蛋白不能被標(biāo)記。
其證明過程也很巧妙，作者制備出來含有5HTP的綠色熒光蛋白（sfGFP-151-5HTP）和不含5HTP的綠色熒光蛋白（wild-type-sfGFP），分別同化合物4CDz孵育，再用生物質(zhì)譜測定蛋白分子量。很明顯，sfGFP-151-5HTP的分子量發(fā)生了增加，wild-type-sfGFP的分子量無明顯變化。另外，作者分別利用含熒光基團(tuán)的重氮化合物7、含生物素的重氮化合物8同上述兩種蛋白進(jìn)行孵育，隨后只能在sfGFP-151-5HTP檢測到特征的熒光信號(hào)和生物素信號(hào)。
除了GFP這個(gè)生物學(xué)研究常用的工具蛋白外，作者把這個(gè)技術(shù)還應(yīng)用到了抗體藥物Herceptin。作者在Herceptin的Fab片段上引入了5HTP，隨后利用前述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記。檢測思路同上面類似，咱們就不再贅述了。
記性好的同學(xué)該問了，講了反應(yīng)，講了應(yīng)用，開頭說的“非點(diǎn)”呢？嗯，是時(shí)候該放大招了。為什么叫“unclickable”？經(jīng)典的點(diǎn)擊化學(xué)成鍵后非常穩(wěn)定，通常難以斷鍵。這篇文章的作者報(bào)道的這個(gè)反應(yīng)，不但反應(yīng)快，選擇性好，產(chǎn)物還可分解！生成的偶氮化合物在連二亞硫酸鹽的作用下可以分解，并且被標(biāo)記的蛋白也能發(fā)生這種分解反應(yīng)。要知道，能“上”能“下”的標(biāo)記物應(yīng)用空間異常廣闊啊。大寫加粗的服氣！
同往常一樣，本君最后淺談兩句自己對(duì)這文章的看法吧。這文章讀了多遍，真心覺得耐人尋味、妙不可言。第一，精妙，反應(yīng)高效高選擇性，還找到了一個(gè)火熱的應(yīng)用領(lǐng)域；第二，巧妙，簡單的實(shí)驗(yàn)就證明了標(biāo)記蛋白的應(yīng)用前景；第三，絕妙，標(biāo)記之后的產(chǎn)物居然還可以分解，標(biāo)記能上能下。要說不足也是有的，畢竟5HTP不是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本氨基酸，這也使得這種標(biāo)記蛋白的方法受到很大局限，只能人為在要研究的蛋白中先引入5HTP再應(yīng)用標(biāo)記策略。如果能在常見氨基酸中實(shí)現(xiàn)這類反應(yīng)，恐怕要引領(lǐng)新的化學(xué)生物學(xué)研究方法了。
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