分享一篇JACS的文章，“An Ionic Liquid Medium Enables Development of a Phosphine-Mediated Amine−Azide Bioconjugation Method”。通讯作者是北卡罗来纳州立大学化学系的Jun Ohata。
生物偶联工具设计的传统标准之一是与水具有兼容性，因此人们发展了各种巧妙的方法克服有机化学反应在水中发生的困难。本文作者另辟蹊径，启动了一项替代型的生物偶联策略，即使用与生物分子兼容的非水性介质作为生物偶联的反应介质，作者将其称之为非水驱动反应溶剂中的生物偶联(termed Bioconjugation In Nonaqueous-Driven Reaction Solvent，BINDRS)。本文即报道了这样的一个例子：在离子液体中实现了膦介导的氨基-叠氮生物偶联。
离子液体由于其组成结构的特殊性，介于水相和有机相之间，既具有生物大分子等的兼容性，又具有有机反应的兼容性，因此，能够实现传统水相生物标记过程中难以实现的反应。尽管其已被越发广泛地研究和使用，本文之前，尚未有使用离子液体进行蛋白质生物偶联的相关报道。作者使用的离子液体是基于吡咯烷的离子液体 1-丁基-1-甲基吡咯烷三氟甲磺酸盐 (BMPy OTf)，这种非质子型的离子液体具有良好的化学稳定性且能够稳定蛋白质。作者发现，在BMPy OTf中，三苯基膦可以诱导蛋白质胺基与烷基叠氮化合物的偶联反应。
首先，作者使用小肽血管紧张素II肽与烷基叠氮化合物进行测试，使用NMR等手段表征了偶联反应的发生及产物四氮烯化合物的生成。随后，作者将反应拓展到多种多肽底物上，发现该反应具有较高的转化率，且叠氮与氨基的偶联具有烷基胺的高度特异性，与咪唑、胍基、氨基甲酸酯和羟基等均兼容。接下来，作者将该偶联运用到蛋白和烷基叠氮化合物上，并筛选得到更温和的如37摄氏度，2小时这样的反应条件。该生物偶联策略在4-50多kDa之间的多种蛋白上均具有较高的反应转化率（最低72%），且经质谱鉴定，主要在赖氨酸上的氨基进行。使用生物偶联后的链霉亲和素进行蛋白活性的测定，发现该反应基本不影响链霉亲和素和生物素之间的结合，即对该生物大分子的功能基本没有影响。最后，作者将此生物偶联运用到分子量更大/结构更复杂的抗体-药物偶联方面，也成功实现了曲妥珠单抗与拓扑异构酶抑制剂SN-38的偶联且不影响抗体对抗原的识别。
本文开发的这种使用非传统介质的生物偶联策略，大大扩展了生物偶联化学方法的范围，期待更多原不可企及的生物偶联的方式被发现。
文章作者：CXM
责任编辑：LDY
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06092
文章引用：DOI: 10.1021/jacs.1c06092
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