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PPS 點擊 藍字關注我們↑↑↑↑ 2020年7月22日，中科院上海藥物研究所黃蔚課題組和楊偉波課題組在Angew. Chem. Int. Ed.上發表了題為“Manipulating the click reactivity of dibenzoazacyclooctynes: from an azide cliker to a caged acylation reagent.”
2020年7月22日，中科院上海藥物研究所黃蔚課題組和楊偉波課題組在Angew. Chem. Int. Ed.上發表了題為“Manipulating the click reactivity of dibenzoazacyclooctynes: from an azide cliker to a caged acylation reagent.”的文章，報道了點擊化學試劑二苯并氮雜環辛炔（DBCO）的銀催化重排和轉酰胺反應，通過其“籠縛”酰化反應性，實現蛋白/糖蛋白修飾和抗體定點偶聯。
圖1：DBCO的點擊化學反應性操控：（1）與疊氮的無銅催化環加成反應；（2）酸催化重排反應；（3）銀催化轉酰胺反應
疊氮-炔環加成反應的點擊化學，被廣泛應用于有機化學、藥物化學、化學生物學、分子生物學、細胞生物學等多學科領域。銅催化疊氮-炔點擊化學反應是一類高效的生物正交反應，但銅催化體系在生物體系中具有較差的生物相容性。環張力炔基如DBCO、BCN等可以在無銅催化的溫和條件下實現疊氮-炔基的環加成，極大地促進了點擊化學在活生物體系中的應用。
上海藥物所黃蔚研究員和楊偉波研究員合作，發現環張力炔基DBCO結構可以在酸性條件下重排喪失其點擊化學反應活性。通過研究進一步發現，銀試劑AgNTf2或AgOAc可以在中性條件下促進DBCO快速重排生成四環產物，并且當反應體系有胺類化合物時，會發生轉酰胺反應，形成新的酰胺產物。在此過程中，銀試劑催化轉酰胺反應具有“籠縛”酰化試劑屬性：無催化劑條件下其酰化活性“束縛”在DBCO“籠狀”結構中，而在銀催化下從“籠”中釋放其酰化能力。在與疊氮基團的競爭反應中，銀試劑催化轉酰胺反應效率遠高于疊氮點擊化學反應，酰化產物產率高達95%。
圖2：銀催化DBCO轉酰胺反應的底物適應性
DBCO結構包含Succinyl-DBCO、FITC-DBCO、Cy5-DBCO等；氨基底物包含氨基酸、多肽、糖肽、蛋白、糖蛋白和噬菌體。
研究團隊選擇了不同的含有氨基的小分子化合物、多肽、糖肽、蛋白、糖蛋白等，對該反應進行了底物反應活性和選擇性的探索（圖2）。研究發現，銀催化條件下，DBCO可以快速的酰化氨基官能團；針對三種包含20種天然氨基酸的多肽底物的研究發現，DBCO酰化反應高選擇性地發生在Lys的氨基上，而不影響其他氨基酸。同時，銀催化DBCO酰化反應可以高效地修飾糖肽、BSA蛋白、糖蛋白RNase B 和IgG抗體等，表現出較好的底物適用性。此外，銀催化酰化反應可以實現Ph.D.12商業噬菌體庫的修飾且不影響噬菌體侵染活力，說明該方法具有應用于活生物體系中的潛力。
圖3：DBCO標記的Fc靶向肽應用于曲妥珠單抗上K249的定點偶聯
該研究團隊還設計了一種DBCO標記的抗體Fc靶向肽，實現了抗體上特定Lys的定點酰化修飾（圖3）。利用靶向肽與抗體Fc的親和力，將其DBCO標記基團運輸到K249附近，在此過程中，DBCO的酰化活性處于“籠縛”狀態而不會與抗體發生隨機偶聯。而在銀催化下，DBCO重排，相應酰基選擇性地修飾Fc區域的K249，高效實現了抗體的定點偶聯，為定點抗體藥物偶聯物的設計提供了新的方法與思路。
綜上所述，銀催化下DBCO重排酰化反應，改變了DBCO的點擊化學反應性，從一個疊氮點擊反應試劑，轉變為高效、溫和、可控的“籠縛”酰化試劑，且具有很好的生物兼容性，可以應用于多肽、糖肽、蛋白、糖蛋白、噬菌體等多種生物活性底物。此外，DBCO標記的Fc結合肽可以選擇性地酰化抗體上的特定Lys，實現抗體的定點偶聯。該方法在化學生物學領域具有廣泛的應用前景，可以用于配體導向的靶蛋白定點修飾、配體-受體共價捕獲、相互作用蛋白-蛋白交聯等。
黃蔚課題組一直從事蛋白糖基化調控與修飾（Nat. Protoco. 2017, 1702; Org. Biomol. Chem. 2016, 9501; J. Am. Chem. Soc. 2012, 12308）、細胞表面糖鏈編輯(Nat. Chem. Biol. 2020, doi.org/10.1038/s41589-020-0551-8)、糖結構藥物(Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 6678; J. Med. Chem. 2018, 286)等方向研究；楊偉波課題組聚焦天然產物啟發的大環庫構建新方法學研究，包括過渡金屬催化碳氫活化、卡賓偶聯以及重排等。黃蔚課題組博士生施偉和博士后唐峰為文章共同第一作者，黃蔚研究員和楊偉波研究員為共同通訊作者。藥物所黃河課題組團隊在抗體定點偶聯的位點鑒定中給予了技術支持，黃蔚課題組畢業研究生敖繼煒和郁群在項目早期酸催化DBCO重排工作中作出了重要貢獻，為文章合作作者。該項目獲得了國家自然科學基金、國家“重大新藥創制”專項等項目資助。
原文鏈接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202009408
參考文獻：
1.Shi, W.; Tang, F.; Ao, J.; Yu, Q.; Liu, J.; Tang, Y.; Jiang, B.; Ren, X.; Huang, H.; Yang, W.*; Huang, W.* (2020) “Manipulating the click reactivity of dibenzoazacyclooctynes: from an azide cliker to a caged acylation reagent.” Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.202009408
信息來源： 上海藥物所
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本文來源：藥學進展 作者：上海藥物所 免責聲明：該文章版權歸原作者所有，僅代表作者觀點，轉載目的在于傳遞更多信息，并不代表“醫藥行”認同其觀點和對其真實性負責。如涉及作品內容、版權和其他問題，請在30日內與我們聯系
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