前不久,我們介紹了點擊化學在新藥研發中的應用(點擊查看詳細)。作為2001年諾貝爾化學獎得主K. Barry Sharpless的非諾獎著名研究成果,點擊化學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,標題“A Chemoselective Rapid Azo-Coupling Reaction (CRACR) for Unclickable Bioconjugation”之中的“非點生物偶聯”的確引人矚目。點擊化學用于生物偶聯已經是當今化學生物學界的經典操作,這篇文章的“非點生物偶聯”又是怎么回事呢?咱們就來看看到底是怎樣的快速反應用于完成“非點生物偶聯”。
這篇文章出自美國波士頓學院Abhishek Chatterjee(點擊查看介紹)研究團隊,報道的核心技術就是芳基重氮化合物和5-羥基色氨酸(5HTP)具有化學選擇性的快速反應。下面這個圖很好的說明了選擇性和快速反應兩個特點。重氮化合物4NDz和5HTP的反應速率常數可達63,000 M-1 s-1,遠高于同酪氨酸的反應速率常數。
恐怕有的同學會不服氣了,報道個選擇性高效反應有什么好稀奇的?憑啥就能發JACS ?嗯,這就要看發現的反應用在哪里啦。俗話說的好,“學會文武藝,貨與帝王家”(咳……咳……有點串場,最近單田芳先生的評書聽的多了點)。
Abhishek Chatterjee教授。圖片來源:Boston College
Chatterjee等人報道的反應最大用處就是標記蛋白。化學反應搭上生物應用的車,學科交叉瞬間“高大上”。誰不知道21世紀是生命科學的世紀啊……(淚流滿面ing……)
要說這反應的應用也簡單明了。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記到,不含5HTP的蛋白不能被標記。
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,再用生物質譜測定蛋白分子量。很明顯,sfGFP-151-5HTP的分子量發生了增加,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同上述兩種蛋白進行孵育,隨后只能在sfGFP-151-5HTP檢測到特征的熒光信號和生物素信號。
除了GFP這個生物學研究常用的工具蛋白外,作者把這個技術還應用到了抗體藥物Herceptin。作者在Herceptin的Fab片段上引入了5HTP,隨后利用前述化學反應進行標記。檢測思路同上面類似,咱們就不再贅述了。
記性好的同學該問了,講了反應,講了應用,開頭說的“非點”呢?嗯,是時候該放大招了。為什么叫“unclickable”?經典的點擊化學成鍵后非常穩定,通常難以斷鍵。這篇文章的作者報道的這個反應,不但反應快,選擇性好,產物還可分解!生成的偶氮化合物在連二亞硫酸鹽的作用下可以分解,并且被標記的蛋白也能發生這種分解反應。要知道,能“上”能“下”的標記物應用空間異常廣闊啊。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,反應高效高選擇性,還找到了一個火熱的應用領域;第二,巧妙,簡單的實驗就證明了標記蛋白的應用前景;第三,絕妙,標記之后的產物居然還可以分解,標記能上能下。要說不足也是有的,畢竟5HTP不是構成蛋白質的基本氨基酸,這也使得這種標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再應用標記策略。如果能在常見氨基酸中實現這類反應,恐怕要引領新的化學生物學研究方法了。
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