为大家推荐一篇发表在JACS上的文章，本文通讯作者是来自怀俄明大学的Michael T. Taylor助理教授，他们课题组主要研究方向是生物分子标记技术和有机合成化学方面的研究。本文中，作者开发了一个基于仿生电子转移的化学反应，实现了针对蛋白上的色氨酸残基特异性标记。

      蛋白质的选择性化学标记对化学生物学与蛋白质组学的研究极为重要。鉴于生物分子结构的多样性与研究的日益复杂且深入，研究者们需要不断扩展化学标记手段所能标记的氨基酸类型。本文中，作者开发了针对色氨酸吲哚基团的标记手段，可以特异性地将可脱除的保护基团，亲和标签以及连接基团连接到目的蛋白上。

      首先，作者针对色氨酸的特异性进行了反应的开发。从特性上来看，色氨酸有非常良好的光诱导电子转移（PET）能力，具有非常良好的PET化学特性。于是作者尝试通过紫外照射诱导的PET，来实现色氨酸的标记。通过验证，作者发现N-氨基甲酰基吡啶鎓盐与UV-B光可以选择性的在肽段和小蛋白上实现色氨酸残基的标记。通过条件筛选，作者发现，这一反应完全可以在纯水或者生理条件下进行，不需要有机溶剂或者光催化剂的辅助。这意味着，这一反应很有可能运用于细胞裂解液等生理条件的标记中。

` 

    进而，作者对反应条件进行进一步摸索。一方面，通过筛选，这样的标记反应不会对其他通常认为具有较高化学反应活性的氨基酸残基造成影响，具有较高的色氨酸特异性，且在含有谷胱甘肽（GSH）环境中反应有着明显的增强现象。另一方面，将吡啶鎓盐上的R基替换成甲基、叔丁基、生物素基团和带有连接基团的炔基后，这一反应都可以非常有效的进行，转换率大都在94%以上。通过串联质谱分析修饰位点后，作者发现，标记都在色氨酸上发生，大概率倾向于单个基团标记产物，只存在小部分（<5 %）的两个基团标记产物。

      最后，作者对这一反应的机理进行了解析。首先，作者验证了这一反应仅在302 nm附近小范围内的紫外光照射下发生，黑暗环境与365 nm的紫外光都无法触发这一反应。通过抑制剂抑制色氨酸荧光和吡啶鎓盐类物质电子转移后，反应受到了严重的阻断，而使用游离自由基淬灭能力异戊烯醇无法干扰反应。通过NMR分析，标记基本位于吲哚C2位置，并且这一过程拥有与色氨酸光化一致的量子产量。由此，作者认为这一过程是PET介导的。通过一系列优化，作者在溶菌酶上实现了有效的色氨酸标记。

   综上，作者开发了一种能够特异性标记蛋白上色氨酸残基的化学标记技术，对于化学生物学与蛋白质组学的研究具有重要的意义。此外，这一反应目前暂时针对较小的蛋白，大蛋白的标记效果还未可知，具有开发的空间。

本文作者：KLH

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c03039

原文引用：DOI: 10.1021/jacs.0c03039