陳鵬課題組在《自然—通訊》發(fā)表論文報道“活細胞點擊化學(xué)”新進展

時間：2014-10-10 15:41  作者：  來源：化學(xué)與分子工程學(xué)院

銅離子催化的疊氮—炔基環(huán)加成反應(yīng)【點擊化學(xué)（click reaction）】是標(biāo)記生物大分子的重要手段。然而，由于一價銅離子的生物毒性，這類反應(yīng)通常難以應(yīng)用于活細胞內(nèi)部標(biāo)記?；瘜W(xué)與分子工程學(xué)院陳鵬課題組最近在《自然—通訊》在線發(fā)表了題為“Biocompatible click chemistry enabled compartment-specific pH measurement inside E. coli”的研究論文（Nat. Commun. 2014，doi:10.1038/ncomms5981），利用銅催化的點擊化學(xué)反應(yīng)對大腸桿菌胞質(zhì)內(nèi)的蛋白質(zhì)進行了特異標(biāo)記。該工作被美國化學(xué)會官方雜志“C&E News”進行了報道。

大腸桿菌是一種典型的革蘭氏陰性細菌，由外膜和內(nèi)膜將細菌體分隔為膜間質(zhì)和胞質(zhì)兩部分。陳鵬課題組之前的研究工作表明，銅催化的點擊化學(xué)反應(yīng)可以對膜間質(zhì)區(qū)域的蛋白質(zhì)進行特異標(biāo)記（Angew. Chem. Int. Ed. 2012，51，7674-7679）。然而，如何在更內(nèi)部的細菌胞質(zhì)中進行同樣的反應(yīng)而不產(chǎn)生細胞毒性，則是一個亟待解決的問題。通過系統(tǒng)性地比較一系列銅配合物催化的點擊化學(xué)反應(yīng)，他們找到了一種適合用于細菌胞質(zhì)內(nèi)蛋白標(biāo)記的銅離子配體（BTTP）。通過將BTTP-Cu（I）催化的點擊化學(xué)反應(yīng)與非天然氨基酸插入技術(shù)相結(jié)合，他們成功地對細菌胞質(zhì)內(nèi)的酸性分子伴侶蛋白質(zhì)進行了特異標(biāo)記。利用這一技術(shù)，他們發(fā)展了適用于強酸性環(huán)境的蛋白質(zhì)pH探針，測量出了大腸桿菌內(nèi)膜兩側(cè)在強酸刺激（pH=3）下的pH梯度，并進一步計算獲得了強酸條件下跨越細菌內(nèi)膜的質(zhì)子動力勢（Protein Motive Force, PMF）。上述結(jié)果對于研究腸道致病菌抵御宿主胃酸侵蝕的分子機制具有重要意義。

該項工作是與美國Yeshiva University吳鵬教授，以及南京大學(xué)趙勁教授合作完成，陳鵬實驗室博士研究生楊麥云是該論文第一作者，該項工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、教育部、北大—清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。

原文鏈接：http://www.nature.com/ncomms/2014/140919/ncomms5981/full/ncomms5981.html

C&E News報道：http://cen.acs.org/articles/92/i39/Ligands-Let-Copper-Click-Inside.html 

編輯：安寧