En ny nærhedsmærkningsmetode i nanometerskala målrettet histidinrester

Forskere har skabt et nyt nanometer-skala nærhedsmærkningssystem, der hurtigt retter sig mod histidinrester, leverer et nyt kemisk værktøj til proteinkemisk modifikation.

Resultaterne af deres forskning blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society den 27. april, 2021.

Protein kemisk modifikation, en teknologi, der introducerer funktioner i proteiners kemiske struktur gennem irreversible stærke bindinger, bruges til fremstilling af proteinbaserede biomaterialer og til lægemiddelleveringssystemer.

For at udføre ændringer, proteinmærkning er nødvendig. Nærhedsmærkning er en af ​​disse teknikker. Det mærker biomolekyler placeret tæt på et protein af interesse, som derefter også kan mærkes og analyseres.

Imidlertid, der er kun få kemiske reaktioner, der kan anvendes på proteinkemiske modifikationsmetoder. I øvrigt, der har været meget få rapporter om den selektive modifikation af histidinrester.

I tidligere elektrofile tilgange, den svage nukleofile natur af histidinrester resulterer i lav selektivitet for andre nukleofile aminosyrer.

Et gasformigt uorganisk kemikalie kendt som singlet oxygen hjalp med at overvinde denne barriere. Singlet oxygen er en meget reaktiv kemisk art med levetider i mikrosekundskala og diffusionsafstande på nanometerskala.

Forskergruppen brugte nukleofiler til at fange de elektrofile mellemprodukter, der produceres ved reaktionen af ​​singlet oxygen med histidinrester. Den høje reaktivitet af singlet oxygen førte til en hurtig og fuldstændig reaktion.

Konventionelle histidinmærkningsmetoder tager flere timer at kemisk modificere histidinresterne af proteiner. Endnu, denne metode modificerede histidinresterne på kun få minutter ved synlig lysbestråling af fotokatalysatoren under fysiologiske pH-betingelser.

Tilsvarende forfatter Dr. Shinichi Sato fra Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences ved Tohoku University siger, at deres opdagelse har åbnet døren til proteinanalyseforskning ved hjælp af singlet oxygen. "Brug af konventionelle singlet-iltproduktionsmetoder kan potentielt udvikle sig til en teknologi, der tydeliggør uudforsket intracellulær signaltransduktion og protein-protein-interaktioner."