Angew. Chem. Int. Ed. | 环丙烯作为 DNA 双生物正交和正交代谢标记的化学报告物

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给大家带来一篇发表在Angew. Chem. 上的文章“Cyclopropenes as Chemical Reporters for Dual Bioorthogonal and Orthogonal Metabolic Labeling of DNA”,通讯作者是来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的Hans-Achim Wagenknecht教授。Wagenknecht教授的课题组主要从事化学修饰的核酸与多肽研究

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生物正交反应已成为探测生命系统中生物分子的宝贵工具,使我们能够通过分子水平的成像来研究生物过程。常用的基于D-A环加成的生物正交反应CuAAC和SPAAC已经被广泛用于化学生物学的研究中。然而,在同一环境中应用两种生物正交反应仍然具有挑战性,因为不同的底物之间可能会发生交叉反应。在此,作者开发出了一种基于取代环丙烯的生物正交反应,能够在细胞中同时进行双重生物正交和正交代谢标记DNA。


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作者使用了两种生物正交反应,即逆电子需求Diels-Alder (IEDDA) 反应和光催化环加成反应。IEDDA反应使用二聚氮杂环化合物和1-甲基环丙烯作为底物,而光催化环加成反应则使用含有氰基的四氮唑和3-甲基环丙烯作为底物。随后作者构建了一个小的合成库,包含1-和3-甲基环丙烯基修饰的2'-脱氧核苷酸。这作者使用构建的库在体外测试了合成库中化合物的IEDDA和光点击反应的化学选择性。通过使用已知的四氮唑和四嗪衍生物作为反应底物,作者确定了两种2'-脱氧尿苷(1和6)作为最优的反应候选物。
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为了评估这些修饰的2'-脱氧核苷酸在DNA复制中的行为,作者进行了引物延伸实验。他们合成了相应的三磷酸酯,并使用不同的DNA聚合酶进行测试,以验证其是否能够被酶识别并嵌入到DNA中。实验结果显示,三磷酸酯10和12能够被DNA聚合酶识别并嵌入到DNA中。在后续的IEDDA和光点击标记实验中,10成功地与四嗪染料11反应,为核酸带上荧光标记。


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最后,作者结合使用2'-脱氧核苷酸6和三磷酸酯10,成功地在HeLa细胞中实现了双重生物正交和代谢标记。通过使用不同的荧光染料(13和14),在不同的发射范围内检测到两种不同的荧光信号,表明DNA能够成功地被两种不同的化学报告基团标记。
总之,作者通过使用两种异构的甲基环丙烯作为化学报告基团,首次实现了细胞中基因组DNA的双重生物正交和代谢标记,这对于理解细胞内生物分子的相互作用和动态过程具有重要意义。
本文作者:ZBY
责任编辑:WYQ
文章链接:https://doi.org/10.1002/anie.202403044
文章引用:doi.org/10.1002/anie.202403044


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