陳鵬課題組在《自然·化學(xué)生物學(xué)》發(fā)文報(bào)道活細(xì)胞內(nèi)的“狄爾斯－阿爾德”反應(yīng)
時(shí)間：2021-04-06 16:46:02學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
陳鵬課題組近期在開發(fā)活細(xì)胞內(nèi)的生物正交反應(yīng)中取得了一系列的突破(Nat. Chem. 2014, 6, 352-61; Nat. Commun. 2014, 5, 4981；J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7330-8; Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6511-26.)，特別是生物正交消除反應(yīng)的提出，豐富了生物正交反應(yīng)的內(nèi)容。在最新的進(jìn)展中，基于對“(逆)狄－阿”反應(yīng)的了解，他們發(fā)現(xiàn)，對于烯丙位被氧原子取代的反式環(huán)辛烯，在與3，6-二甲基-1,2,4,5-四嗪發(fā)生反應(yīng)后會進(jìn)一步發(fā)生重排，誘導(dǎo)環(huán)辛烯骨架與氧原子之間C-O鍵的斷裂，從而發(fā)生脫除反應(yīng)。這種特殊的“(逆)狄－阿”反應(yīng)類型首先在有機(jī)小分子上和模型蛋白質(zhì)上得到了很好的驗(yàn)證，隨后，他們又在活細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)上進(jìn)行了嘗試。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該反應(yīng)能夠很好地與生物體系兼容，對于插入活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)上的反式環(huán)辛烯保護(hù)的賴氨酸，能在十分鐘內(nèi)將其高效轉(zhuǎn)化為天然的賴氨酸。
隨后，他們將“(逆)狄－阿” 反應(yīng)應(yīng)用于小分子介導(dǎo)的蛋白質(zhì)激活。首先，他們在螢火蟲熒光素酶的活性位點(diǎn)引入環(huán)辛烯保護(hù)的賴氨酸，從而有效地抑制了其催化活性。在實(shí)驗(yàn)中，通過四嗪介導(dǎo)的“(逆)狄－阿” 反應(yīng)，能否釋放出被保護(hù)的催化賴氨酸殘基，實(shí)現(xiàn)熒光素酶的特異激活。與此同時(shí)，利用該酶活性定量可測的特點(diǎn)，他們將反應(yīng)產(chǎn)率與生物發(fā)光的信號強(qiáng)度關(guān)聯(lián)起來，高效定量地監(jiān)測了這一活體內(nèi)的蛋白質(zhì)脫保護(hù)反應(yīng)。數(shù)據(jù)表明，該反應(yīng)能夠在15分鐘內(nèi)激活90%以上處于抑制狀態(tài)的蛋白質(zhì)酶。
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基于“狄爾斯－阿爾德反應(yīng)”的活細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)特異激活?
這一突破將針對“蛋白質(zhì)激活的理性設(shè)計(jì)”從概念驗(yàn)證提升到了拓展應(yīng)用階段，具有重要的意義。目前，該反應(yīng)在活體動(dòng)物當(dāng)中的應(yīng)用正在進(jìn)行中。北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院10級博士研究生李劼和14屆本科畢業(yè)生賈上是該論文的共同第一作者。該項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、教育部、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。
原文鏈接：http://www.nature.com/nchembio/journal/vaop/ncurrent/full/nchembio.1656.html
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