大鼠ELISA試劑盒在一項(xiàng)新的研究中，美國研究人員開發(fā)出一種強(qiáng)大的新方法將化學(xué)物選擇性地連接到蛋白上。這種在操縱生物分子上取得的重大進(jìn)展可能引發(fā)藥物開發(fā)、蛋白檢測(cè)以及分子追蹤和可視化觀察方式的變革。
這種被稱作氧化還原活化化學(xué)標(biāo)記（redox activated chemical tagging, ReACT）的新技術(shù)是由美國能源部勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的。它可能根本上改變生物偶聯(lián)過程，即將化學(xué)物和標(biāo)記物附著到生物分子（特別是蛋白）上。
論文共同通信作者Christopher Chang說，“我們本質(zhì)上為蛋白發(fā)明了一種新類型的化學(xué)上用的瑞士，也是能夠用于蛋氨酸的化學(xué)上用的瑞士。依賴于實(shí)際的需求，這種ReACT方法能夠被整合到多種不同的工具中。你能夠針對(duì)多種應(yīng)用混合搭配不同的試劑。”
搭一種新蛋白的便車
論文共同通信作者F. Dean Toste將這種生物偶聯(lián)過程比作為貨物（如化學(xué)物，藥物）搭小卡車（如蛋白，抗體）的便車。
他說，“這種貨物能夠用于很多目的。它能夠運(yùn)送藥物到癌細(xì)胞中，或者它能夠作為一種追蹤器監(jiān)控小卡車的運(yùn)動(dòng)。我們甚至能夠?qū)@種小卡車進(jìn)行修飾，將它更改為一輛急救車。這種更改能夠以多種方式完成，比如對(duì)小卡車進(jìn)行重新組裝，或者搭新的便車。”
傳統(tǒng)上，生物偶聯(lián)依賴于高度活性的半胱氨酸。半胱氨酸經(jīng)常用作標(biāo)記物和化學(xué)基團(tuán)的附著點(diǎn)，這是因?yàn)樗莾煞N含有硫原子的氨基酸之一，為酸堿化學(xué)反應(yīng)提供一個(gè)錨點(diǎn)，并且很容易對(duì)它進(jìn)行修飾。
但是，半胱氨酸經(jīng)常參與蛋白的實(shí)際功能，因此將“貨物搭載”到半胱氨酸上會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定性和破壞它的自然功能。
針對(duì)這個(gè)原因，人們一直在尋找避免使用半胱氨酸的方法，他們自然地轉(zhuǎn)向蛋氨酸，即除半胱氨酸之外，能夠獲得的含有硫原子的氨基酸。然而，蛋氨酸有一個(gè)額外的碳原子附著到它的硫原子上，這會(huì)阻斷大多數(shù)的“貨物搭載”。在這項(xiàng)新的研究中，美國研究人員利用一種氧化還原反應(yīng)開發(fā)出一種新的搭載方法，這種方法允許貨物附著到蛋氨酸的硫原子上，而且這個(gè)額外的碳原子仍然附著到這個(gè)硫原子上。
化學(xué)上用的瑞士的潛在應(yīng)用
蛋氨酸的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是它是一種相對(duì)罕見的氨基酸，這允許研究人員選擇性地靶向它，同時(shí)具有較少的副作用，也對(duì)生物分子產(chǎn)生較少的影響。
他們通過合成一種抗體-藥物偶聯(lián)物對(duì)ReACT進(jìn)行測(cè)試，突出表明了這種技術(shù)可用于生物治療。他們也鑒定出烯醇化酶（一種代謝酶）是一種潛在的癌癥治療靶標(biāo)，從而證實(shí)這種技術(shù)可能有助靶向用于藥物發(fā)現(xiàn)的新靶標(biāo)。
這些研究人員說，長期而言，這種新的生物偶聯(lián)技術(shù)可能用于：（1）納米技術(shù)：蛋白偶聯(lián)能夠有助與空氣和水相容的納米材料，從而降低毒性；（2）利用化學(xué)蛋白修飾，構(gòu)建人工酶，這些人工酶能夠循環(huán)利用，具有更好的穩(wěn)定性，具有改進(jìn)的活性和選擇性；（3）合成生物學(xué)：它能夠被用來選擇性地新的蛋白或增強(qiáng)現(xiàn)存蛋白的功能。
Chang說，“這種方法也可能能夠通過直接修飾天然的蛋白增加活的有機(jī)體的功能，從而提高它們的穩(wěn)定性和活性，而無需依賴于基因編輯轉(zhuǎn)基因生物。它可能對(duì)可持續(xù)燃料、食物或藥物以及進(jìn)行生物修復(fù)產(chǎn)生影響。”