为大家分享一篇发表在JACS上的文章，通讯作者有2位，分别是来自日本九州大学药学研究院的Akio Ojida和Naoya Shindo，前者的实验室主要运用有机化学来开发新型荧光分子探针，后者主要开发和研究蛋白质的共价结合小分子。在这篇文章中作者开发了双环丁烷(bicyclo[1.1.0]butane, BCB)类小分子作为新型巯基反应基团，并将其应用于蛋白质组学标记。

    基于共价作用的亲电小分子与蛋白上亲核氨基酸的结合，可以更强更持久的对靶向蛋白进行功能调节，从而在药物开发中有着重要的地位。靶向共价抑制剂(TCI)也是药物研究中的重头戏，最近基于TCI的药物已经被用于酪氨酸激酶相关疾病的临床研究，最近大火的KRAS G12C突变的抑制也是通过TCI实现。目前大多数TCI的亲电反应基团包括2种：迈克尔受体如丙烯酰胺、卤代酰胺如碘乙酰胺。作者希望跳出目前的亲电反应模式，开发全新的亲电试剂，从而拓宽TCI的开发范围。作者观察到在药物化学和化学生物学中，三元环和四元环等环张力基团被用作亲电试剂，因此作者从环张力角度出发，选择了研究较少的双环丁烷。

     双环丁烷(BCB)具有较高的应变能(∼66 kcal/mol)，通过桥联C-C键形成蝴蝶状结构，其在水中稳定且可以通过酶促反应构建。当BCB的桥头碳被亲核试剂进攻时会发生开环，已有报道使用BCB作为半胱氨酸导向基团在水中与肽段发生反应，但还未有人尝试在活细胞中使用BCB标记蛋白质。考虑到后续分子的衍生，作者选择了酰胺衍生的BCB作为研究对象。

    作者首先进行了BCB酰胺类化合物的合成工作。作者从卤代环丁烷羧酸酯出发，在双（三甲基硅烷）酰胺锂的催化下合成了9种BCB酰胺，所有反应可在室温下进行。接下来作者先在谷胱甘肽GSH上评估了小分子的反应动力学，反应性较强的BCB酰胺可以用于半胱氨酸的广谱标记，而较弱的BCB酰胺则适合进行共价抑制剂的开发。然后作者以罗丹明-叠氮作为报告基团在A431细胞裂解物中进行了标记，显示BCB酰胺具有中等到弱的反应性，且不同BCB酰胺之间的标记条带存在差异。

    在初步验证BCB酰胺类化合物有效后，作者分别进行了共价抑制剂和化学蛋白质组学两方面的研究。抑制剂方面作者使用酪氨酸激酶BTK作为研究模型，临床研究表明靶向BTK Cys481可以用于治疗B细胞肿瘤。为了提高共价标记效率，作者进一步设计了多种芳香类BCB，并最终筛选到了具有不错标记效果和特异性的BCB-42。最后作者应用基于SILAC的化学蛋白质组学技术对BCB探针的反应特异性进行了评估，作者使用不带炔基的BCB-42作为竞争剂，与带炔基的BCB探针共孵育，用以排除那些基于非共价配体相互作用的蛋白。作者对BCB-40、44和45的标记模式进行了分析，结果显示有6个蛋白是它们的共同靶点，它们各自拥有自己独特的标记选择性，且BTK与探针之间可能为可逆的配体相互作用结合。

 总的来说作者在本文中开发了一种新型的靶向亲核氨基酸残基的反应基团——双环丁烷酰胺类衍生物，并将其应用于抑制剂的开发和化学蛋白质组学的研究中。

文章作者：LYP

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c07490

原文引用：DOI：10.1021/jacs.0c07490

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