跟大家分享一篇发表在JACS上的文章，文章题目是“Enzyme Activated Gold Nanoparticles for Versatile Site-Selective Bioconjugation”，本文的通讯作者是来自加州大学伯克利分校化学系的Matthew B. Francis教授，他们课题组的研究方向主要有蛋白质修饰、药物递送和成像等。本篇文章主要介绍了一种通过酪氨酸酶激活金纳米颗粒，实现多功能位点选择性生物偶联的方法。
金纳米颗粒（AuNPs）具有独特的化学和光学性质，因此在很多生物学应用中有所研究，蛋白质、多肽和核酸等生物分子与AuNPs结合经常被应用于治疗、诊断和生物传感，例如抗体-AuNPs偶联用于抗肿瘤药物递送，基于AuNPs的局域表面等离子共振性能进行荧光的邻近增强或淬灭等。目前的应用都是通过生物偶联将生物大分子固定在AuNPs的表面，因此不同类型的生物分子需要不同的策略。应用于蛋白-AuNPs偶联最常用的策略是物理吸附，但是该方法中相互作用的强度受蛋白表面电荷量的影响，并且通常是可逆吸附。除此之外，还有一些常用策略，包括通过酰胺键的共价生物偶联、基于亲和性的吸附、蛋白质上半胱氨酸直接与AuNPs的金-硫醇偶联等。但是目前的方法有各种缺点如蛋白方向不可控导致功能丧失、非均质的修饰以及非特异性的结合等。用于DNA-AuNPs偶联的方法存在制备条件严格、密度过高等问题，并且用于DNA的方法难以应用于蛋白质的偶联。因此本文作者希望开发能够同时应用于蛋白质和DNA的偶联方法，并且能够用于制备低密度DNA-AuNPs。
该课题组之前开发了一系列邻醌类化合物，用于与特定亲核物质（如含有氨基和硫醇的化合物）的氧化偶联，这类化合物能够以邻苯酚类化合物为原料，通过铁氰化钾或高碘酸钠氧化得到，此外作者还开发了一类酪氨酸酶（abTyr）催化的酚类氧化成醌的反应。作者认为氧化偶联策略具有应用于AuNPs修饰的潜力，并且酶催化可以实现高效稳当的预活化。因此，作者希望能够建立一种酶催化活化AuNPs表面，进一步实现生物偶联的方法。首先，作者设计了一个硫醇-PEG5k-苯酚配体，将AuNPs功能化，在5 nm 的AuNPs上制备了苯酚单层，其中，长链PEG能够抑制纳米颗粒的聚集。之后，作者在蛋白和小分子上验证了这种氧化偶联反应，分别在突变的绿色荧光蛋白超级折叠体sfGFP-S200C、含有脯氨酸的缩醛酶、N端脯氨酸工程化的pro-sfGFP和生物素上进行了研究，通过琼脂糖凝胶电泳中的移动方向对这种偶联反应进行检测，单独的AuNPs会往负极移动，而加入abTyr会使AuNPs向正极移动，并且在考染中可以看到，只有当abTyr和AuNPs同时存在才会有偶联产物，在不加abTyr的阴性对照中可以看到没有非特异性吸附，并且该氧化偶联可以在2h内完成。之后，作者又将该方法用于硫醇-DNA和含有苯胺的多价蛋白质（cpTMV-S65pAF，烟草花叶病毒衣壳蛋白的突变体）的偶联，证明这种氧化偶联在DNA、天然氨基酸和非天然氨基酸上都可以实现。
总而言之，本文开发了一种金纳米颗粒表面酪氨酸酶催化活化从而实现与生物大分子偶联的方法，可以应用于与N末端脯氨酸、苯胺和硫醇残基的反应，因此可以广泛的应用于生物分子-AuNPs偶联物的制备。
本文作者：Cheny
责任编辑：WQW
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c11678
文章引用：DOI：10.1021/jacs.0c11678
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