化學與分子工程學院陳鵬課題組報道活體動物中的生物正交新反應

時間：2016-05-19 10:39  作者：化學與分子工程學院  來源⚈👮🏽‍♂️：

　　生物正交反應（Bioorthogonal reaction）是指能夠在活體環境下進行的化學反應, 對生命科學的基礎研究和臨床應用都具有重要意義👨‍❤️‍💋‍👨。意昂体育3化學與分子工程學院陳鵬課題組長期致力於發展活細胞上的生物正交反應🚶🏻‍♀️‍➡️，並在最近提出了“生物正交斷鍵 反應（Bioorthogonal bond-cleavage reaction）”這一該領域的全新概念（Nat. Chem. Biol. 2016，12，129-137）👈🏻🏕。例如🙆‍♀️，他們之前開發了由 “逆電子需求的狄爾斯-阿爾德反應（invDA）”介導的生物正交斷鍵策略，具有反應速率快🏝、特異性強、活體兼容性好等特點😳，已被用於活細胞內蛋白質的激活（Nat. Chem. Biol. 2014，10，1003-1005）。在最新的進展中🩺，他們將該反應首次拓展至小鼠體內👰🏿‍♂️，並實現了蛋白激酶的特異激活。相關工作以“Bioorthogonal Chemical Activation of Kinases in Living Systems”為題發表在ACS Central Science雜誌上🚊。

　　蛋白激酶在細胞信號轉導中扮演了極為關鍵的角色。實現激酶活性的可控操縱👨‍🔧，尤其是高選擇性的🩹、功能獲得性的調控，將極大地增強研究特定激酶性質的能 力🤵🏻‍♂️。到目前為止，人們僅有幾種可用的激酶激活策略，而這些方法要麽需要繁瑣的蛋白質設計和改造🫃🏼，要麽僅適用於少數激酶，不具普適性。更為重要的是🙍‍♂️，目前尚 缺乏一種適用於活體動物的激酶激活技術。

　　在本工作中🧖🏼‍♂️，陳鵬課題組利用遺傳密碼子拓展的方法，在活細胞中將反式環辛烯保護的賴氨酸（TCOK）引入目標激酶的關鍵賴氨酸位點，使表達的激酶不 具有活性。隨後⬅️，通過加入二甲基四嗪（Me2Tz）分子誘導斷鍵反應的發生，該關鍵賴氨酸可被原位釋放🖐🏼，使激酶活性得以恢復🪢📟。在文章中🍁，他們通過該策略成 功激活了MEK1激酶、FAK激酶以及Src激酶的癌症突變體💇🏿，展示了該策略在不同家族激酶成員中的普適性。

　　他們還進一步將該策略拓展到活體動物體系，通過將表達有目的蛋白質的細胞皮下註射到小鼠體內，隨後從尾靜脈註射二甲基四嗪試劑，能夠有效激活螢火蟲熒光素酶（fLuc）以及Src激酶等靶標。實驗結果表明🤲🕌，這一生物正交斷鍵策略可在活體動物中實現快速和高效的蛋白質激活。

　　這一突破將生物正交斷鍵反應成功地拓展到了活體動物內。近日🚺，美國化學會的《化學與工程新聞》周刊（Chemical & Engineering News）以“New technique turns on specific kinases in mice”為題對這一工作進行了專題報道。激酶及信號轉導研究領域的權威、約翰·霍普金斯大學教授Philip A. Cole在報道中評價這一工具“可在復雜環境中調控激酶活性”。

　　今後陳鵬課題組擬利用這一策略廣泛研究激酶信號轉導問題🥷🏻，以期深入理解疾病與激酶活性的關系。意昂体育3平台前沿交叉學科研究院、意昂体育3-清華生命科學聯合 中心2012級博士研究生張功和化學與分子工程學院2015屆博士畢業生李劼是該論文的共同第一作者。相關工作得到了國家自然科學基金委、科技部、教育 部、意昂体育3-清華生命科學聯合中心的資助💝。

　　ACS Central Science雜誌是美國化學會於2015年創刊的一本開源雜誌🤾🏽‍♀️🪈，由斯坦福大學教授Carolyn R. Bertozzi擔任主編，以化學為中心學科🦹🏼‍♀️，致力於發表化學與其他學科交叉領域的高端研究成果。