JACS｜北大刘涛/南开彭谦/地大娄筱叮团队在生物正交反应领域取得重要进展

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▲ 图2 根据计算提出了元二杂环单取代四嗪分子（图片选自文章）

2. 实验验证五元二杂环单取代四嗪分子是潜在更好的生物正交工具

五元二杂环往往能够与金属离子配位，且容易被强亲核试剂所破坏，造成这类四嗪分子的合成相对困难。为了合成并表征这一系列四嗪分子，研究者们根据已有的四嗪合成路线开发了一种可以实现克级制备相应单取代四嗪分子的合成方法（图3），并且成功合成出了这些五元二杂环的单取代四嗪分子，而后通过实验验证了这些分子具有极高的反应性以及较好的稳定性（图4），其中咪唑类单取代四嗪（红色）的性质尤为突出。

▲ 图3 开发的单取代四嗪分子合成方法

▲ 图4 实验验证五元二杂环单取代四嗪分子的反应性以及稳定性（图片选自文章）

3. 咪唑单取代四嗪的基因遗传编码以及其在动物水平的用于标记优势的证明

研究者们后续利用基因密码子拓展技术将开发的咪唑单取代四嗪定点引入到了蛋白质上，并且在细胞膜表面实现了二级速率大于10的7次方的标记速度，仅使用1 nM染料在三十秒的情况下就能标记完全。同时也在动物水平证明了该四嗪分子的优势，由于其较高的稳定性和极快的反应速率，咪唑类单取代四嗪在动物体内存在6小时后仍然可以高效地被反式环辛烯染料标记，而其他的常见的“金标准”四嗪分子由于稳定性或者是反应性的问题在动物体内的标记效果都不好（图5）。

▲ 图5 四嗪分子在动物水平标记效果的比较（图片选自文章）

4. 咪唑四嗪类分子可用于蛋白质的高效锚定

治疗蛋白质的锚定往往能解决很多药用蛋白免疫原性、半衰期、全身性毒性的问题。研究者们根据开发的咪唑单取代四嗪在动物体内用于标记的良好效果，将sfGFP、mCherry高效地锚定在了裸鼠的皮下，实现了7天的蛋白质的高效驻留，为后续药用蛋白的锚定策略提供了有力的方法（图6）。

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