分享一篇发表在JACS上的文章，题为Silicon-Containing Thiol-Specific Bioconjugating Reagent。文章的通讯作者是来自南洋理工大学的Zhenhua Jia和Teck-Peng Loh。 近年来，利用递送系统进行靶向治疗的生物疗法获得了极大的关注，尤其是抗体-药物偶联物(ADCs)对于癌症的治疗。由于半胱氨酸的稀缺性，它是最常用的偶联氨基酸。目前已经开发了许多硫醇偶联方法，其中马来酰亚胺-硫醇的点击化学，因其高特异性和免专利状态而被最广泛使用。为了解决逆Michael加成和开环等问题，作者的团队开发了丙烯酰胺-硫醇和β-硅烷基炔-硫醇加成反应，它们提供了稳定的偶联产物。作者在此文中进一步探索了硫醇与β-硅基不饱和羰基化合物的反应（图1）。图1. 巯基-Michael加成反应应用和硅基药物以及本工作示意 在本文中，作者发现硅取代基在β位置的引入使得硫醇加成即使在氨基存在的情况下也能以高度化学选择性的方式进行。偶联产物具有高稳定性，在多种生物分子存在下也不会发生可逆反应。 作者筛选了反应条件，使用1a和2a在37℃下反应，发现pH为8的Tris-HCl缓冲液与MeCN以9:1作为混合溶剂时产率最高（图2）。接着作者比较了α，β-不饱和酰胺1b和α，β-不饱和酯1c的反应活性（图3），没有检测到所需的产物，从而表明酮羰基对硫醇特异性点击反应至关重要。 接着作者拓宽了底物范围。对于硫醇底物的拓宽表明，该反应对各类取代基具有良好的耐受性，羟基和氨基不会干扰反应，然而烷基硫醇的产率较低（图4a）。对于酮底物来说，吸电子取代基通常会使产率增加，同样将苯环换为烷基时产率较低（图4b）。硅基底物的拓展则表明位阻对于反应产率的影响较大。作者后续进一步探究了加成产物衍生化，即酮羰基的还原和硫醚的氧化（图5）。 为了展示这种方法在生物偶联中的潜力，作者测试了化学选择性。首先，作者测试了2-苯基乙基硫醇2b和胺2c之间的竞争反应，观察到只有硫醇加成产物生成，从而证实了该试剂的硫醇特异性。在没有TMS基团的情况下，化合物1d与2b和2c都发生了反应，这表明含硅基团的加入可以降低亲电性（图6a）。即使在其他氨基酸存在的情况下，反应仍然顺利进行，没有观察到产率降低（图6b）。作者随后展示了反应产物的稳定性，在不同pH值以及H2O2或FBS环境中产物都保持了相对稳定，并且加入不同的内源性分子时产物也比较稳定（图6d, e）。作者最后测得加成反应为二级动力学，动力学常数为0.31 M−1 min−1。 最后作者评估β-TMS烯酮与各种生物分子和含游离硫醇的药物反应的可行性（图7）。作者利用含有1个游离半胱氨酸残基的人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)进行蛋白修饰，将HSA (0.5 mM)与50 eq的β-TMS烯酮试剂1a在Tris-HCl缓冲液中孵育，得到单一修饰的含硫醇偶联物52，LC-MS分析结果显示转化率超过99%。图7. β-TMS烯酮与生物小分子/药物/蛋白质的加成反应 综上所示，作者开发了一种β-硅基取代的烯酮与硫醇的Michael加成反应，硅基的引入降低了双键的亲电性，使得该反应具有高化学选择性且产物具有高稳定性。DOI: 10.1021/jacs.3c12050Link: https://doi.org/10.1021/jacs.3c12050
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