今天分享一篇发表在Nature Communications上的文章。通讯作者是来自中国科学院上海药物研究所的陈小华教授。他们组主要关注蛋白质间相互作用和靶标确证研究、基于靶向蛋白降解技术的创新药物研发。

      生物正交的点击反应是目前最强大的分子组装策略之一，其中光驱动的photoclick反应避免了有毒金属催化剂和配体的使用，同时能够提供较高的时空分辨率。目前的photoclick反应数量仍然较少，开发新型的photoclick反应是极有必要的。本文作者开发了一种由光激活的伯胺和邻硝基苄醇（o-NBAs）环化反应（简称为PANAC），能够在体外和生物体系中实现小分子和生物分子的快速功能化。

       在本文之前，已经有多个组证明了o-NBA和伯胺之间由光催化的反应；而作者此前也成功让o-NBAK这种非天然氨基酸实现其和临近的赖氨酸ε-氨基形成吲哚酮来在活细胞中捕捉相互作用。这些依赖于不同催化条件及反应物浓度的实验结果使作者尝试优化光激活PANAC使其成为photoclick反应。在筛选之后，他们发现带有吸电子酰胺基团的o-NBA骨架和伯胺有高反应性，并进一步优化了反应体系和诱导条件。在化学反应上，他们证明了o-NBA能够在较低的伯胺当量（2μM）下、在中-碱性缓冲环境中、通过几分钟的光照进行高效的photoclick反应，其产物也能够稳定存在。他们进一步评价了一系列的含伯胺分子与o-NBAs的PANAC反应。整体上，PANAC反应的产率都较高，能够和各种药物小分子、Biotin、荧光染料和叠氮化物适配，同时能够完成PROTAC的组装。

       接下来，作者们进行了PANAC的应用。首先，在肽水平上，他们能够利用o-NBAs将Biotin、叠氮或者炔基引入到Lys的氨基上；在同时含有Cys/Tyr和Lys的肽上，让o-NBA依次和Cys/Tyr及未保护的Lys反应从而实现了肽环化。之后，他们在包括nanobody-HER2在内的多种单蛋白抗体上，通过PANAC在Lys上引入炔基，并通过CuAAC反应带上荧光，证明了两种Click反应间的兼容性；而被修饰的HER2抗体能够正常发挥功能，在活细胞上结合靶标并通过修饰的荧光进行成像。

      接着，他们在活细胞上进行了实验，来验证PANAC的生物相容性。他们设计了嘧啶3-氨基吡唑支架上的o-NBA探针，支架可通过氢键结合激酶、o-NBA区则能够在光照后和ATP结合区的保守赖氨酸反应。使用探针，他们成功捕捉到了Jurkat细胞系中91种激酶、K562细胞系中76中激酶，比最近无残基特异性的光反应性的Diazirine泛激酶探针鉴定到更多。这些结果表明了PANAC反应的生物兼容性，并提供了一种在活细胞中进行激酶谱分析的方式。最后，他们还测试了利用PANAC反应标记细胞器的能力。使用靶向线粒体的Rho-o-NBA荧光探针孵育细胞，发现只有光激活时荧光才会特异性出现在线粒体上；结合被修饰的HER2纳米抗体在活细胞上的标记结果，这些共同说明了PANAC反应在实现生物分子时间、空间特异性的标记及调控上的潜能。

      综上，本文发展了新型的photoclick反应PANAC，通过光激活o-NBA和伯胺的环化。这种反应有很好的产率、生物兼容性以及时空可控性，为小分子功能化以及生物分子的标记提供了新的工具。

本文作者：MYZ

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-19274-y

原文引用：DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-020-19274-y

责任编辑：LBW