A Chemoselective Rapid Azo-Coupling Reaction (CRACR) for Unclickable Bioconjugation.
A Chemoselective Rapid Azo-Coupling Reaction (CRACR) for Unclickable Bioconjugation.
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DOI：
10.1021/jacs.7b05125
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发表时间：
2017-08-30
影响因子：
15
通讯作者：
Chatterjee A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Addy PS;Erickson SB;Italia JS;Chatterjee A
复杂生物分子的化学选择性修饰已成为化学生物学的基石。尽管在过去的二十年中取得了令人兴奋的发展，但对具有独特能力的新的化学选择性反应以及与现有化学相容的同时多位点定向标记的化学选择性反应的需求仍然很高。在这里，我们表明，5-羟基吲哚对芳香族重氮离子表现出显着的高反应性，这种反应可用于化学选择性标记蛋白质。我们先前已经在两个大肠杆菌中遗传编码了非规范氨基酸5-羟色氨酸。大肠杆菌和真核生物，使有效的位点特异性掺入5-羟基吲哚到几乎任何蛋白质。5-羟基色氨酸残基被证明允许使用偶氮偶联反应进行快速的化学选择性蛋白质修饰，并且通过产生功能性抗体-荧光团缀合物进一步说明了这种生物缀合策略的效用。虽然所得到的偶氮键是稳定的，但我们表明，它可以有效地裂解后处理连二亚硫酸盐。我们的工作建立了一个独特的化学选择性的“不可点击”的生物共轭策略，以位点特异性地修饰在细菌和真核生物中表达的蛋白质。
Chemoselective modification of complex biomolecules has become a cornerstone of chemical biology. Despite the exciting developments of the past two decades, the demand for new chemoselective reactions with unique abilities, and those compatible with existing chemistries for concurrent multisite-directed labeling, remains high. Here we show that 5-hydroxyindoles exhibit remarkably high reactivity toward aromatic diazonium ions and this reaction can be used to chemoselectively label proteins. We have previously genetically encoded the noncanonical amino acid 5-hydroxytryptophan in both E. coli and eukaryotes, enabling efficient site-specific incorporation of 5-hydroxyindole into virtually any protein. The 5-hydroxytryptophan residue was shown to allow rapid, chemoselective protein modification using the azocoupling reaction, and the utility of this bioconjugation strategy was further illustrated by generating a functional antibody–fluorophore conjugate. Although the resulting azo-linkage is otherwise stable, we show that it can be efficiently cleaved upon treatment with dithionite. Our work establishes a unique chemoselective “unclickable” bioconjugation strategy to site-specifically modify proteins expressed in both bacteria and eukaryotes.
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