推荐一篇发表在JACS上的文章：Protein Modification at Tyrosine with Iminoxyl Radicals。文章通讯作者是来自东京大学的Motomu Kanai教授和他们课题组的Kounosuke Oisaki，他们实验室主要致力于发展用于药物等复杂分子合成的新型催化剂。细胞内可逆的蛋白质翻译后修饰是调控细胞生命活动的重要组成部分。近些年来，科学家们发展了一系列合成蛋白质修饰的方法，在用于对细胞内翻译后修饰参与的生命过程研究的同时，也应用于新的生物材料的制备以及医学的诊断、治疗中。虽然合成蛋白质修饰的策略为研究蛋白修饰的活性以及拓展蛋白质修饰的功能提供了有利工具，但是用于可逆合成蛋白质修饰的策略目前研究较少。目前主要有用于半胱氨酸的麦克尔加成和逆迈克尔加成以及烷基化和去烷基化反应等，用于赖氨酸动态的亚胺形成反应，用于甲硫氨酸的高价碘试剂和还原剂脱除以及用于色氨酸的铑试剂和基于氧还的脱除策略。这些策略中，目前只有半胱氨酸，赖氨酸等亲核性较高的氨基酸的动态调控方法相对比较成熟，活性较低的氨基酸的可逆调控策略还有很多不足。有一些反应无法在相对温和的条件下（室温，pH接近中性）反应，去偶联脱除修饰后的蛋白质失活，导致这些方法无法在生物研究中应用。酪氨酸在蛋白质中丰度较低，且由于苯酚具有两亲性，所以也会有一部分酪氨酸暴露在蛋白表面。这些酪氨酸参与到蛋白质磷酸化修饰，酶底物之间的结合以及蛋白-蛋白相互作用中，所以对酪氨酸残基的动态调控对于研究蛋白活性，调节蛋白功能具有重要的意义。
本篇文章中，作者开发了一种稳定的氧化亚胺自由基试剂用于酪氨酸的可逆偶联实现蛋白质上共价键的动态调控。由于之前作者开发了利用空间上位阻较小的且带有激发电子的氨基氧自由基keto-ABNO用于色氨酸的化学修饰，且之前已有报道对甲基苯酚和二叔丁基氧化亚氨自由基可以在硝酸铈铵的作用下通过肟的单电子氧化反应实现偶联。因此在此基础上，作者对氨基氧自由基反应性相似的种类N-氧基自由基的活性进行研究开发用于酪氨酸残基的修饰方法。在对自由基取代基和反应条件进行优化后，作者发现具有极性官能团（水溶性好），取代基为异丙基的非共轭肟1f在硝酸铈铵预混30s的条件下可以实现最佳的和酪氨酸偶联的效果，且该反应具有较好的氨基酸选择性。作者进一步利用肟试剂实现了对一系列多肽（亮丙瑞林、血管紧张素I、比伐卢定、血管紧张素IV、神经降压素和催产素）和蛋白（溶菌酶、胰岛素、刀豆蛋白A、α-糜蛋白酶原A、核糖核酸酶A、α-乳清蛋白和α-糜蛋白酶）上酪氨酸进行选择性标记，多数都具有80%以上的产率。此外肟试剂的标记可以与环张力的点击化学反应和偶氮苯合成体系兼容，为后续蛋白质的功能化服务。作者发现这种偶联产物不稳定会缓慢地发生脱除，且脱除效率与肟试剂的O-H键解离能相关，加入青霉胺或光照可以进一步加速去偶联反应的速率。作者最后利用α-糜蛋白酶和曲妥珠单抗进行可逆的偶联反应，并进一步对α-糜蛋白酶的酶活以及曲妥珠单抗结合HER2的能力进行检测，发现偶联脱出后蛋白的活性和结合能够很好的恢复。总之，本篇文章报道了一种可逆的酪氨酸选择性标记策略，为后续的蛋白质功能的可控调节以及生物医疗应用提供了新的工具。
本文作者：YF
责任编辑：KLH
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.1c09066
文章引用：DOI: 10.1021/jacs.1c09066
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