生物素标记 > 原创分享 > Angew. Chem. Int. Ed. | 环丙烯作为 DNA 双生物正交和正交代谢标记的化学报告物
给大家带来一篇发表在Angew. Chem. 上的文章“Cyclopropenes as Chemical Reporters for Dual Bioorthogonal and Orthogonal Metabolic Labeling of DNA”，通讯作者是来自德国卡尔斯鲁厄理工学院的Hans-Achim Wagenknecht教授。Wagenknecht教授的课题组主要从事化学修饰的核酸与 多肽研究 。
生物正交反应 已成为探测生命系统中生物分子的宝贵工具，使我们能够通过分子水平的成像来研究生物过程。常用的基于D-A环加成的生物正交反应 CuAAC 和SPAAC已经被广泛用于化学生物学的研究中。然而，在同一环境中应用两种生物正交反应仍然具有挑战性，因为不同的底物之间可能会发生交叉反应。 在此，作者开发出了一种基于取代环丙烯的生物正交反应，能够在细胞中同时进行双重生物正交和正交代谢标记DNA。
作者使用了两种生物正交反应，即逆电子需求Diels-Alder (IEDDA) 反应和光催化环加成反应。IEDDA反应使用二聚氮杂环化合物和 1-甲基环丙烯 作为底物，而光催化环加成反应则使用含有氰基的四氮唑和3-甲基环丙烯作为底物。随后作者构建了一个小的合成库，包含1-和3-甲基环丙烯基修饰的2'-脱氧核苷酸。这作者使用构建的库在体外测试了合成库中化合物的IEDDA和光点击反应的化学选择性。通过使用已知的四氮唑和四嗪衍生物作为反应底物，作者确定了两种2'-脱氧尿苷（1和6）作为最优的反应候选物。 为了评估这些修饰的2'-脱氧核苷酸在DNA复制中的行为，作者进行了引物延伸实验。他们合成了相应的三磷酸酯，并使用不同的DNA聚合酶进行测试，以验证其是否能够被酶识别并嵌入到DNA中。实验结果显示，三磷酸酯10和12能够被DNA聚合酶识别并嵌入到DNA中。在后续的IEDDA和光点击标记实验中，10成功地与四嗪染料11反应，为核酸带上荧光标记 。
最后，作者结合使用2'-脱氧核苷酸6和三磷酸酯10，成功地在HeLa细胞中实现了双重生物正交和代谢标记。通过使用不同的荧光染料（13和14），在不同的发射范围内检测到两种不同的荧光信号，表明DNA能够成功地被两种不同的化学报告基团标记。 总之，作者通过使用两种异构的甲基环丙烯作为化学报告基团，首次实现了细胞中基因组DNA的双重生物正交和代谢标记，这对于理解细胞内生物分子的相互作用和动态过程具有重要意义。 文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202403044 文章引用：doi.org/10.1002/anie.202403044
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