生体細胞における迅速かつ不可逆的なバイオオートゴナル結合のためのシナージック"クリック"ボロナート/チオセミカルバゾンシステム

科学分野:

• 化学生物学
• 有機化学
• バイオコンジュガーション

背景:

• バイオオートゴーナル・クリック反応は 生体細胞のバイオ分子にラベルを付けるのに不可欠ですが,既存の方法には限界があります.
• ボロンエステル形成は潜在的バイオオートホーゴン反応であるが,水性環境ではしばしば逆転する.
• 生物分子の結合のために無毒の反応剤を用いた,迅速で選択的で不可逆的なクリック反応が必要である.

研究 の 目的:

• バイオモлекуララベリングのための新しい,不可逆的なバイオオートゴーナルクリック反応システムを設計し,最適化します.
• 毒性のない試薬を用いた 迅速で高性能なシステムを開発する
• 細胞表面の適用を含む生細胞のラベル付けにおけるこのシステムの有用性を実証する.

主な方法:

• 2つの二機能反応剤の設計と合成:チオセミカルバジド機能化されたノポルディオールとオルトアセチルアリルボロン酸.
• 反応剤の安定性,HEK293T細胞における無毒性,および反応動力学 (速度定数) の評価は,NMRスペクトロスコーピーを用いた.
• 競合するダイオールとボロン酸の存在における反応選択性の評価と,SNAP-タグのアプローチを用いた生細胞表面のラベル付けの適用.

主要な成果:

• 開発されたシステムは,中性バッファーの低マイクロモラー濃度で,安定した,不可逆的なボロナート/チオセミカルバゾンの添加物 (速度常数9M−1s−1) を形成する.
• 反応剤は化学的に安定し,50μMでは細胞に無毒であり,反応は生物学的二酸化物や競合するボロン酸の影響を受けません.
• 細胞表面に標識された受容体 (ベータ-2 アドレナージック受容体) を,フローレスセインに標識された反応剤を10μMの濃度で活体化.

結論:

• 新しいボロナート/チオセミカルバゾンのクリック反応は,強固で不可逆的なバイオオートゴーナル結合戦略を提供します.
• このシステムは優れた安定性,選択性,低毒性を示し,様々な生物学的用途に適しています.
• 生体細胞表面のラベル付けの成功は このクリック化学が 進化した生物画像と生物結合に 持つ可能性を強調しています