基于SuFEx反應的蛋白共價連接研究中取得新進展

化學蛋白質組學是一種重要的技術，可用于可視化、分離或操縱內源性未知蛋白質組。通過共價探針的方法，化學蛋白質組學可以用來篩選和發現潛在的藥物靶點，或者識別并調節蛋白質。近年來，利用六價硫官能團，如磺酰氟（-SO2F）、氧磺酰氟（-OSO2F）和磺亞胺酰氟（SAF）等硫中心的親電性，并基于第二代“點擊化學”—硫氟交換反應（SuFEx），與蛋白質中的親核性殘基，如半胱氨酸或賴氨酸等，發生共價連接，選擇性地靶向特定類型的蛋白質，發展了多種有效的探針或共價藥物。

為了擴大化學蛋白質組學中可用殘基的覆蓋范圍，已設計了許多有趣的探針。其中磺亞胺酰氟結構（SIFs）因其多個可修飾的位點、可調節的親電性和手性硫中心，為新型共價化學探針提供了可能性。雖然相關外消旋SAFs已被用作化學蛋白質組學中反向藥物發現策略（IDD）的“彈頭”，但手性硫中心在特異性識別和立體選擇性連接過程中的作用仍然不清楚。

中國科學院成都生物研究所功能生物大分子的進化技術及應用團隊近期發展了一種便捷制備手性SIFs的方法。從次磺酰胺出發，利用氧化氯代、不對稱水解、以及立體選擇性氧化氟代，以“一鍋法”的合成策略，高對映體選擇性獲得手性SIFs。并研究了手性SIFs的衍生合成，結果表明在溫和條件下或在緩沖溶液中，均可以高效地轉化為多種手性六價硫衍生物。尤為重要的是，在手性SIFs與蛋白質連接實驗中，其特異性的表現強調了硫手性中心在設計和篩選更具選擇性的共價探針或治療劑中的重要性。

首先，作者以次磺酰胺1aa作為模板底物對反應條件進行優化，在**條件下能夠以75%的收率和97%的ee值獲得SIFs產物3a。接下來，作者對合成SIFs的底物適用范圍進行了考察。在該反應條件下，不論是硫方面的或是酰胺方面中，具有一系列供電子或吸電子取代基的苯環或雜環、稠環均能兼容該反應，能以中等至良好的產率和優異的對映選擇性得到所需的SIFs。

在此基礎上，得到的手性SIFs能進一步在溫和條件下或在緩沖溶液中轉化為多種手性S(VI)衍生物。這些化合物在藥物化學、材料化學等領域中都有廣泛的應用。值得注意的是，在SIFs與酚類化合物反應中，能夠采取“一鍋法”從次磺酰胺直接合成手性磺亞胺酯。另外，在構建手性磺亞胺酰胺時，能同時在有機相或者水相中進行，且對映選擇性能得到很好的保持。

為了探索SIFs與蛋白質偶聯的立體特異性SuFEx反應，作者將4p的兩種對映體與牛血清白蛋白BSA進行孵化。顯著的是，作者觀察到4p的兩個對映體對BSA有著不同反應性，其中(R)-4p表現出與BSA更大的結合傾向。同樣的，4p的兩種對映體與人類組蛋白ASF1A的孵化中也觀察到了類似的結果。通過串聯MS進一步分析偶聯的特異性，發現兩種構型所標記的賴氨酸不完全一樣。這些結果表明硫原子中心手性在識別蛋白質內不同結合口袋的關鍵作用。

在此基礎上，該團隊在逆向藥物發現（IDD）實驗中使用了4p的兩個對映體分別與細胞裂解液進行孵化并分析。其中(S)-4p和(R)-4p在人類蛋白質組的反應性檢測中顯示出相似性。但在每個泳道中觀察到一個獨特的條帶，表明有不同的蛋白質被(S)-4p和(R)-4p選擇性識別。這一發現同樣表明在復雜細胞環境中，利用手性SuFEx試劑通過逆向藥物發現（IDD）策略來探究靶點的潛力。

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