二硫键-架桥反应修饰蛋白质 Disulfide-Bridging Protein Modification

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二硫键-架桥反应修饰蛋白质 Disulfide-Bridging Protein Modification

2017/12/8
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二硫键, 半胱酰胺
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Author: LuWenjie

以半胱氨酸（Cysteine, Cys）作为靶点进行的蛋白质修饰法是近年来的一大研究热点，而在这背后，却存在着诸多亟待解决的问题。

半胱酰胺修饰法虽然反应性很高，对于有多个Cys存在的多肽或者蛋白质，位置选择性的Cys的修饰就显得尤为困难。
通常生物体的蛋白质中的Cys基本上以二硫键连接的成对形式存在，通常化学生物学方法上修饰的都是unpaired的Cys，所以一般使用的都是人为导入Cys的重组蛋白。
常用的半胱氨酸 – 马来酰亚胺共轭偶联法，其加成后的产物在细胞内还原条件下不稳定，因此应用范围的局限性比较大。
表面露出度比较高的S-S键、对蛋白质的高次结构的稳定性息息相关，还原性切断S-S键→Cys修饰的方法会导致蛋白质结构的稳定性崩坏。

为了解决上述问题，二硫键架桥法(disulfide bridging)应运而生。本来是S-S键的部分用最少的原子数架桥，得到稳定均质的修饰体，使得蛋白质的高次结构基本得到维持。

基本文献

Brocchini, S.; Balan, S.; Godwin, A.; Choi, J.-W. ; Zloh, M.; Shaunak, S. Nat. Protoc.2006, 1, 2241. doi:10.1038/nprot.2006.346
Zloh, M.; Shaunak, S.; Balan, S.; Brocchini, S. Nat. Protoc. 2007, 2, 1070. doi:10.1038/nprot.2007.119

<Review>

Brocchini, S.; Godwin, A.; Balan, S.; Choi, J.-W.; Zloh, M.; Shaunak, S. Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 3. doi:10.1016/j.addr.2007.06.014
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<Chemist’s Guide>

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反应实例

近年来开发出了各种各样的架桥试剂，稳定性、产率、毒性、preactivation顺序等各有差异[1-7]。

二氯四嗪试剂架桥后形成的结构可以作为SPAAC反应底物发挥作用[8]。

全氟苯[9]、二乙烯基砜酰胺[10]等试剂的开发也用于stapled peptide的合成。

实验技巧

S-S键的还原性切断试剂通常使用的是三（2-羧乙基）膦（TCEP）盐酸盐。该试剂可以再广域的pH条件下发挥作用（1.5 < pH < 8.5）。

二硫苏糖醇（DTT）也作为强力的还原剂被经常使用，然而使用条件限制在中性条件附近（pH>7），并且对架桥试剂的反应性比较差。

参考文献

bissulfone: Shaunak, S.; Godwin, A.; Choi, J.-W. ; Balan, S.; Pedone, E.; Vijayarangam, D.; Heidelberger, S.; Teo, I.; Zloh, M.; Brocchini, S. Nat. Chem. Biol.2006, 2, 312. doi:10.1038/nchembio786
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