​Angew. Chem. Int. Ed. | 阿扎菲酮用作伯胺特异性生物偶联试剂

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分享一篇发表在Angew上的文章：Azaphilones as Activation-Free Primary-Amine-Specific Bioconjugation Reagents for Peptides, Proteins and Lipids，通讯作者是来自南京大学的姚祝军教授和王欢教授。

姚教授课题组的研究方向是天然产物合成和化学生物学，王教授课题组的研究方向是蛋白质化学、核酸化学和天然产物的生物合成。

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       蛋白质治疗剂的生物工程（例如抗体药物偶联物ADC）需要高效的蛋白质标记技术。赖氨酸Lys侧链带有氨基，由于其亲核性、高溶剂暴露性和蛋白中较高的丰度，是天然蛋白修饰中研究最多的氨基酸之一，多种FDA批准的ADC药物都是利用Lys残基作为生物偶联位点来连接warheads。经典伯胺生物偶联通常是利用亲电试剂，例如针对Lys的NHS esters，但是它们在中性缓冲液中易于水解以及与其他亲核氨基酸残基的潜在副反应，限制了其应用。因此，开发高效、高化学选择性的Lys生物偶联方法具有重大意义。

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本文研究中，作者受到天然乙烯-γ-吡啶酮（vinylogous γ-pyridones, vPDNs）的形成启发，开发了一种基于阿扎菲酮和伯胺的生物偶联策略。阿扎菲酮是一种独特的真菌多酮代谢物，其特征是具有多个氧的吡喃醌双环核心。阿扎菲酮能在温和的生理条件下与伯胺发生反应，生成相应的vPDNs motif，是一些天然产物的来源（例如(+)- isochromophilone VI和rubropunctatin）。利用这一反应，作者实现了chlorofusin的全合成。机理研究表明，该反应是通过一个连续的“开环-闭环”途径将氨基的氮原子结合到新形成的vPDN中的。这个反应在溶液条件下的副产物只有水，非常适用于生理环境。在模拟生理环境的、多肽水平的概念性验证实验中，阿扎菲酮只要30 min就能快速完成对Lys的标记，且几乎不和其它氨基酸反应。与传统的NHS活化酯相比，阿扎菲酮具有良好的化学稳定性，并且它的反应产物vPDN在血清中维持7天以上，这对于ADC的开发至关重要。

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       作者将阿扎菲酮和伯胺的反应拓展成为一个高效的生物偶联反应，在多种生物分子中实现伯胺的特异性偶联。1）利用带有炔基的阿扎菲酮分子AZA-2标记HER2抗体曲妥单抗，并且通过“点击化学”连接上TAMRA荧光探针，应用于活细胞成像；2）实现对富含磷脂酰乙醇胺PE、磷脂酰甘油PG、Lys修饰PG的革兰氏阳性菌细胞膜进行选择性标记，和缺乏Lys的哺乳动物细胞膜进行了区分。

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       综上，本文报道了一种伯胺特异性反应的化合物阿扎菲酮，扩充了生物分子偶联工具箱。

 

本文作者：MB

责任编辑：LDY

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202111783

文章引用：DOI：10.1002/anie.202111783


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