近日，我校理學(xué)院在共識權(quán)威期刊Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表了題為 “Novel Light-Promoted Bioorthogonal Reaction via Molecular Recombination for the Synthesis of Polysubstituted Pyrrole and its Application in Vitro and in Vivo Studies” 的最新研究成果。2023級碩士生倪傲挺、博士生張晨璐和博士后張男俠為本文的共同第一作者，馮捷副教授、陳亞東教授和陸濤教授為本文的共同通訊作者。
生物正交反應(yīng)因其高度選擇性、安全高效且不干擾生命體系等特點(diǎn)，近年來在有機(jī)化學(xué)、藥物研發(fā)及化學(xué)生物學(xué)等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注，并已成為推動生物標(biāo)記與精準(zhǔn)治療研究的重要工具。盡管已有多種新型的生物正交反應(yīng)被相繼報道，但當(dāng)前大多數(shù)方法仍主要基于四嗪類底物或不飽和烴類底物，難以兼顧官能團(tuán)引入的多樣性、水溶性底物的適應(yīng)性以及反應(yīng)體系的廣譜性，亟需發(fā)展新的反應(yīng)體系以滿足更復(fù)雜的生物環(huán)境應(yīng)用需求。
LBMR反應(yīng)的設(shè)計思路和簡介
針對上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地開發(fā)了一種全新的光促進(jìn)生物正交反應(yīng)（Light-Promoted Bioorthogonal Reaction via Molecular Recombination, 簡稱 LBMR）。該反應(yīng)中異噁唑-3-甲酸酯類底物和異噁唑-3-甲酸或其鹽類為底物，在類生物兼容體系中可高效生成多取代吡咯衍生物。該反應(yīng)過程涉及光誘導(dǎo)的分子重排和重組，具有反應(yīng)條件溫和、動力學(xué)快速、對活性小分子無干擾等優(yōu)點(diǎn)，展現(xiàn)出良好的底物兼容性與生物體系適應(yīng)性。
更為重要的是，LBMR反應(yīng)產(chǎn)物2-氨基吡咯具有天然熒光激發(fā)特性，使該反應(yīng)無需額外引入熒光基團(tuán)，即可直接用于細(xì)胞成像。該方法已成功應(yīng)用于A549、HUH-7、NUGC3等多種腫瘤細(xì)胞的原位熒光標(biāo)記，為細(xì)胞追蹤與生物成像研究提供了簡便高效的新手段。
此外，該反應(yīng)體系亦在斑馬魚胚胎體內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高效的原位熒光標(biāo)記，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在體內(nèi)應(yīng)用中的潛力，展現(xiàn)出作為化學(xué)生物學(xué)工具的廣闊前景。
總之，LBMR反應(yīng)利用光促進(jìn)的分子重組策略，實(shí)現(xiàn)了四取代吡咯類衍生物的快速構(gòu)建，具備廣泛的底物適應(yīng)性、良好的生物相容性以及體外和體內(nèi)成像能力，為現(xiàn)有生物正交化學(xué)反應(yīng)體系提供了有力補(bǔ)充。
該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國藥科大學(xué)“雙一流”建設(shè)項目等經(jīng)費(fèi)的資助。
（供稿單位：理學(xué)院，撰寫人：袁嘉辰，審稿人：劉帆）
