生物正交化學(xué)原理介紹-2022諾獎(jiǎng)

瑞典于10月5日宣布，將2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了斯坦福大學(xué)的Carolyn R. Bertozzi、哥本哈根大學(xué)的Morten Meldal、以及美國Scripps研究所的K. Barry Sharpless，以表彰他們?cè)诎l(fā)展點(diǎn)擊化學(xué)（Click Chemistry）和生物正交化學(xué)（Bioorthogonal Chemistry）方面的貢獻(xiàn)。

在此基礎(chǔ)上，Carolyn R. Bertozzi將點(diǎn)擊化學(xué)應(yīng)用進(jìn)一步拓展到生物領(lǐng)域并提出了生物正交化學(xué)的概念。20世紀(jì)90年代，由于缺乏有效的聚糖示蹤工具，她在解析一種聚糖如何將免疫細(xì)胞吸引到淋巴結(jié)時(shí)遇到困難。鑒于唾液酸（Sia）是細(xì)胞表面的一種糖，要研究Sia在體內(nèi)如何轉(zhuǎn)化以及在細(xì)胞表面怎么分布，就得先想辦法標(biāo)記它。既然直接標(biāo)記難度高，我們可以通過標(biāo)記合成Sia的原料（即使用Ac4ManNAz）來實(shí)現(xiàn)間接標(biāo)記。由于引入的疊氮基團(tuán)很小，Ac4ManNAz依然可以在體內(nèi)被轉(zhuǎn)化為SiaNAz。然后再注射帶環(huán)炔基的FLAG標(biāo)記物，當(dāng)該FLAG標(biāo)記物游走到SiaNAz附近時(shí)，它們就會(huì)“咔嚓"一下連上了，即可顯示唾液酸參與構(gòu)成的聚糖在細(xì)胞中的位置。

Cu-free click chemistry in mice

由于銅離子對(duì)生物體是有毒性的，Carolyn R. Bertozzi研究出一種不依賴銅催化的化學(xué)反應(yīng)，名為“應(yīng)變促進(jìn)的炔烴-疊氮化物環(huán)加成"，并證明了它可以在體內(nèi)用于追蹤聚糖，從此擴(kuò)展了此類反應(yīng)在各種生物分子體內(nèi)示蹤方面的應(yīng)用，推進(jìn)各種疾病機(jī)制的研究進(jìn)程。該反應(yīng)之所以叫生物正交化學(xué)，是因?yàn)?/span>使用到的修飾配對(duì)分子模塊在體內(nèi)不會(huì)與其它分子結(jié)合，不會(huì)干擾正常生化反應(yīng)，只會(huì)與配對(duì)的一方反應(yīng)。

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