生物结合是两种生物分子的化学连接,形成了一种单个杂种,该杂种保留了每个成分的生物学活性,但提供了每种单独的生物分子都无法实现的新功能。最复杂的生物分子(例如蛋白质)仅在水性环境中存在并起作用。因此,必须在水溶液中进行生物缀合物的制备,任何合适的生物偶联化学都必须保留此类环境中生物分子的生物学活性和功能。结合物通常是通过向两个生物分子中的每个分离的单独但互补的官能团添加而形成的。这些官能团通常是通过称为修饰的过程引入的,该过程包括将接头连接到感兴趣的生物分子上存在的胺或硫醇组。然后将两个修饰的生物分子混合在一起,通过在修饰过程中掺入的互补接头形成所需的生物缀合物。图1给出了此修改和共轭过程的典型工作流程。
分子治疗的进步使得通过全身或局部给药进行基因编辑成为合理治疗遗传疾病的可行策略。将治疗剂封装在纳米颗粒中可以改善治疗剂的细胞内输送,前提是纳米颗粒能有效地被靶细胞吸收。在之前的工作中,我们已经建立了原理证明,即携带基因编辑试剂的纳米颗粒可以在胎儿和成年动物体内介导位点特异性基因编辑,从而改善啮齿动物 β-地中海贫血和囊性纤维化模型的功能性疾病。对纳米颗粒表面进行修饰以包括靶向分子(例如抗体)有望改善细胞吸收和特定细胞结合。
已经设计出许多抗 DcpS 的二核苷酸帽类似物,它们通过将三磷酸盐桥中的一个或多个氧原子用另一个原子或原子组替换(例如,带有非桥接 g - O -到-S、g - O -到-BH 3 、b - O -到- BH 3 的化合物、39,40 桥接 b - g - O -到-CH 2 或 b - g - O -到-NH、41 – 43 或 5 0 - O -到-S [5 0 -PSL] 44 ),并且在兔网织红细胞裂解物中显示出优异的效力和稳定性。然而,这些化合物的潜在用途从未在体内得到证实。在这里,我们试图开发一种基于配体的方法将二核苷酸帽类似物递送到细胞中,该方法也适用于其他生物相关的二核苷寡磷酸盐。作为潜在的转运蛋白,我们评估了几种之前被确定为各种(大)生物分子转运载体的小分子配体(图 1)。测试的配体包括使用受体介导的内吞途径的叶酸;45 生物素,主要由高亲和力生物素转运蛋白吸收;46 葡萄糖,通过协助扩散进入细胞;47 和胆固醇,促进小分子被动扩散进入细胞。48 为了选择最活跃的配体和理想的细胞培养模型,我们首先使用流式细胞术、共聚焦显微镜和荧光相关光谱 (FCS) 研究了简单的荧光探针。基于这些研究,我们合成了几种用精选配体和荧光染料修饰的帽类似物,以验证这些配体能够将带负电荷的二核苷寡磷酸盐转运到细胞中。在确认概念证明后,我们合成了一系列对 DcpS 敏感性不同的帽类似物,并将它们与最有效的配体结合,以检查它们在体外和对乳腺癌细胞的生物活性。结果,我们鉴定出几种具有良好细胞通透性、高活性和体外稳定性以及诱导癌细胞凋亡能力的化合物。
对肽作为候选肽的兴趣日益增加,用于制备抗体 - 当前治疗剂中的药物共轭物刺激了人们对新的生物缀合策略的兴趣增加。引入新方法来发现其他类型的肽和蛋白质修饰对研究人员的重要性和吸引力3 - 7。的确,以前可用于标记和修饰肽和蛋白质的氨基酸残基。然而,开发更多针对各个氨基酸的方法有望允许化学生物学,生命科学和临床医学领域的科学家将这些方法应用于特定目的3-13。例如,在最近的,有效的PD介导的方法中,该概念体现在Buchwald和Pentelute 14、15中报道的半胱氨酸的芳基化方法中。此外,靶向靶向不良的亲核,表面暴露较少的疏水氨基酸残基的生物缀合方法也吸引了研究人员在这一领域的注意。通过氧化还原反应性的蛋氨酸生物结合。在过去的几十年中,标记氨基酸残基的传统方法需要引入相对不反应性氨基酸的反应性试剂,或采用相对于半胱氨酸(Cys)或赖氨酸(Lys)(Lys)10、11、11、18、19的电力。现在已经将主动标记试剂添加到生物分子系统中,但与其选择性,毒性和生物相容性有关的问题仍然是科学家的关注点。此外,常识告诉我们
摘要:蛋白质具有将多种疾病视为治疗疾病和药物载体的能力,这是由于其复杂的功能性能,具有结合伴侣的特定性,生物相容性和可编程性。尽管如此,由于药代动力学特性和膜不渗透性,天然蛋白通常需要援助来靶向患病组织。通过直接结合输送部分来使治疗蛋白和药物载体功能化功能可以增强输送能力。传统上,这是通过对修改的位置或方向几乎没有控制的生物缀合方法来完成的,从而导致高度异质产物具有不同的活性。已经开发出了多种有希望的特定地点蛋白结合方法,以允许更多可调节的递送部分显示,从而增强蛋白质活性,循环特性和靶向特定的特异性。在这里,我们专注于三个特别有前途的特定地点生物缀合技术:蛋白质递送:不自然的氨基酸掺入,分类酶介导的连接和Spycatcher/Spytag化学。在这篇综述中,我们强调了特定地点生物结合对靶向药物传递的承诺,通过总结文献中有影响力的例子,考虑到构建生物缀合物时的重要设计原理,并讨论我们对未来方向的观点。■简介
靶向蛋白质降解 (TPD) 已成为一种强大的药物发现治疗方式 1 – 11 。实现这种治疗方式的一种策略是采用称为降解剂或蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC) 的异双功能小分子,其由三个组成部分组成:E3 连接酶募集剂;连接子;以及用于靶向目的蛋白 (POI) 的配体。通过将 E3 连接酶募集到 POI,所得的 PROTAC 能够以蛋白酶体依赖的方式诱导 POI 泛素化和降解(图 1 A)1 – 11 。虽然这种治疗方式具有巨大的潜力,但该领域面临的一个主要挑战是,尽管预测的 E3 连接酶超过 600 种,但仅鉴定出少数 E3 连接酶募集剂。已知和流行的 E3 连接酶募集剂包括募集 cereblon (CRBN) 的沙利度胺类免疫调节药物 (IMiD)、von-Hippel Lindau (VHL) E3 连接酶的羟脯氨酸基配体、与 MDM2 结合的 nutlins 以及针对 cIAP 的配体 (图 1 B) 1 – 15 。虽然这些募集剂可逆地与其相应的 E3 连接酶结合,但最近的研究表明,可以共价靶向 E3 连接酶的反应性小分子也可以用作 E3 连接酶募集模块,以在 TPD 应用中有效降解靶蛋白。这些亲电部分包括萜烯天然产物印楝素的衍生物,它可以共价结合 E3 连接酶 RNF114 上的无序半胱氨酸,CCW16 可以与 E3 连接酶 RNF4 上的锌配位半胱氨酸反应,KB02 可以共价靶向 cullin E3 连接酶 DCAF16(图 1B)16-19。共价 E3 连接酶募集剂有可能利用蛋白质内大量的亲核氨基酸残基,基于此成功,我们推测共价和可逆的 E3 连接酶募集可能是 PROTAC 开发中第三个尚未充分探索的领域(图 1B)。作为一种可能的作用机制,可逆共价修饰提供了持续靶标结合的潜力,同时避免永久性的蛋白质修饰——考虑到 PROTAC 的催化性质,这一特征特别令人感兴趣。虽然这一概念在药物发现环境中已被证明是强大的 20 – 25 ,但我们不知道它在 E3 连接酶募集方面的成功应用 26 , 27 。本文我们研究了小分子巴多索隆,它具有高反应性但可逆的 α-氰基酮异迈克尔受体,作为探索这一概念的第一个蛋白质降解剂的基础。
泛素和泛素样 SUMO 与数千种蛋白质共价结合,以调节其功能和命运。参与其结合的许多酶在癌症中失调,并参与癌细胞对疗法的反应。我们在此描述了这些酶活性的生物标志物的鉴定及其用于预测急性髓系白血病 (AML) 对标准化疗(柔红霉素-DNR 和阿糖胞苷-Ara-C)反应的用途。我们比较了化学敏感和化学抗性的 AML 细胞提取物与蛋白质阵列上点缀的 9,000 种蛋白质上的泛素或 SUMO-1 结合的能力。我们鉴定了 122 种蛋白质,这些翻译后修饰物的结合标志着 AML 对 DNR 和/或 Ara-C 的抗性。基于此特征,我们定义了一个统计评分,用于预测 AML 患者对标准化疗的反应。我们最终开发了一种微型检测方法,可以轻松评估所选生物标志物的修饰水平,并在患者细胞提取物中对其进行了验证。因此,我们的工作确定了一种新型的泛素基生物标志物,可用于预测癌症患者对治疗的反应。
傅里叶变换红外衰减的总反射(FTIR-ATR)已广泛用于研究表面和界面上的吸附和反应。与其他技术不同,例如荧光,无线电标记和电动检测,FTIR-ATR不需要额外的标签,并且可以提供有关系统的大量信息。因此,FTIR-ATR具有许多潜在的生物学应用,并且有望成为一种高敏感,无标签和通用的生物传感方法。近年来,FTIR-ATR生物学应用的主要研究工作集中在(a)原位观察蛋白质或细胞吸附[1-5]; (b)生物膜的结构和方向分析[5-11]; (c)检查酶促反应[12,13]。我们的兴趣集中于FTIR-ATR的生物传感应用,以检测与固定的DNA或寡核苷酸(Oligo)探针有关的生化过程。