有机合成百科

色氨酸-选择性蛋白质修饰 Trp-Selective Protein Modification

色氨酸(Tryptophan, Trp)是22个标准氨基酸之一,人体不能合成的必需氨基酸,90%的蛋白质中含有色氨酸,它是一种疏水性的氨基酸。并且在蛋白质一级结构中的存在比例是天然氨基酸中最低的。另外由于其疏水侧链(吲哚基团)不带电荷,所以对于其进行修饰鲜少影响蛋白质的物理性质。也是由于这一特征,Trp的化学・位置选择性修饰反应是一个非常有魅力的课题。

它跟酪氨酸类似,具有富电子芳香环侧链,所以对于色氨酸的修饰位点通常在吲哚环上。但是,现有的选择性修饰法都是需要使用到重金属或者比较剧烈的反应条件,还有很大的改善空间。

基本文献

<Chemist’s Guide>

反应实例

最常见的策略是在富电子吲哚环的C2・C3位进行修饰。特别是铑催化的卡宾插入条件[1],经常伴有N-H插入,或者其他残基也进行交叉反应等副反应问题的产生,选择性不是非常好。

除了卡宾插入,也有用金催化剂进行的C-H活化法[2]。或者把Trp的N-H键通过适当的保护剂保护,底物是比较小size的多肽的情况下,也用锰催化[3]、Pd催化剂[4]、Ru催化剂[5]进行相同形式的C2位的修饰

C3位的反应条件需要再亲电子的环境下进行,但是由于会发生与其他氨基酸残基发生交叉反应,到目前为止位置选择性的反应实例还很少,近年来的一篇文章用无金属的反应条件进行了Trp的选择性修饰[6]。

也有UV光照下通过四氮唑生成1,3-偶极子对吲哚进行的环化修饰[7]。

另外利用强酸性条件,对多肽进行大环环化反应的应用也有报道[8]。

参考文献

  1. (a) Antos, J. M.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10256. DOI: 10.1021/ja047272c (b) Antos, J. M.; McFarland, J. M.; Iavarone, A. T.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6301. DOI: 10.1021/ja900094h (c) Popp, B. V.; Ball, Z. T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6660. DOI: 10.1021/ja101456c (d) Poppa, B. V.; Ball, Z. T. Chem. Sci. 2011, 2, 690. doi: 10.1039/C0SC00564A 
  2. (a) Hansen, M. B.; Hubalek, F.; Skrydstrup, T.; Hoeg-Jensen, T. Chem. Eur. J.2016, 22, 1572. DOI: 10.1002/chem.201504462 (b) Tolnai, J. G.; Brand, J. P.; Waser, J. Beilstein J. Org. Chem. 2016, 12, 745. doi:10.3762/bjoc.12.74
  3. Ruan, Z.; Sauermann, N.; Manoni, E.; Ackermann, L. Angew. Chem., Int. Ed.2017, 56, 3172. DOI: 10.1002/anie.201611118
  4. (a) Ruiz-Rodriguez, J.; Albericio, F.; Lavilla, R. Chem. Eur. J. 2010, 16, 1124. DOI: 10.1002/chem.200902676 (b) Reay, A. J.; Williams, T. J.; Fairlamb, I. J. S. Org. Biomol. Chem. 2015, 13, 8298. doi: 10.1039/C5OB01174D
  5. Schischko, A.; Ren, H.; Kaplaneris, N.; Ackermann, L. Angew. Chem., Int. Ed.2017, 56, 1576. doi:10.1002/anie.201609631
  6. Seki, Y.; Ishiyama, T.; Sasaki, D.; Abe, J.; Sohma, Y.; Oisaki, K.; Kanai, M. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 10798. doi:10.1021/jacs.6b06692
  7. Siti, W.; Khan, A. K.; de Hoog, H. P.; Liedberg, B.; Nallani, M. Org. Biomol. Chem.2015, 13, 3202. doi:10.1039/C4OB02025A
  8. Rose, T. E.; Curtin, B. H.; Lawson, K. V.; Simon, A.; Houk, K. N. Harran, P. G. Chem. Sci. 2016, 7, 4158. DOI: 10.1039/c5sc04612b

外部链接

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LuWenjie

LuWenjie

京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。

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