为大家推荐一篇发表在Chem. Sci.上的文章：Rapid and Robust Cysteine Bioconjugation with Vinylheteroarenes，文章的通讯作者是来自英国剑桥大学的David R. Spring教授，其课题组致力于运用有机合成的方法探索生物体系。
蛋白质的选择性化学修饰对于调控蛋白质功能与性质来说是非常重要的。目前已经开发出了选择性标记蛋白质的N端、C端以及Cys、Lys、Tyr等多种残基的化学反应，特别是对于高亲核性的Cys开发出了大量的亲电试剂标记反应。尽管标记Cys的方法很多，但目前使用最广泛的仍然是马来酰亚胺化学，FDA批准的9种抗体-药物偶联物(ADC)中6种是通过马来酰亚胺连接制备的。然而，马来酰亚胺连接的产物不够稳定，这对其应用造成了不利的影响，因此作者希望开发出能形成稳定标记产物的新型标记方法。
作者选用的亲电试剂骨架是乙烯基杂环化合物，杂环上的N原子具有吸电子效应，能够增强与环共轭的乙烯的亲电性，从而利于Cys硫醇对双键的加成。作者首先用两端保护的Cys氨基酸与4种杂环分子进行反应，结果显示2和3是最活泼的，且在10 mM浓度下只需不到20 min即可发生接近完全的转化；4则不会发生预期的与双键的加成。接下来，作者用两端保护的Lys测试了1、2、3是否有标记特异性，发现三者对Lys的反应活性都极小，即对于Cys的选择性强。在确认了标记试剂的高活性与高选择性后，作者研究了标记产物的稳定性。用F取代的硫醇与乙烯基杂环反应，用19F NMR监测产物在模拟生理条件下的降解速率，发现加成产物的稳定性相当好，显著优于同类型的马来酰亚胺产物。
做完小分子层面的验证后，作者尝试在纯蛋白上进行标记。HSA被选作模型蛋白进行标记条件的优化，在优化的条件下，反应2 h可达到95%以上的标记效率。然而，用含炔基的衍生探针进行标记得到了单取代和双取代的混合物，说明还是有一定副反应的发生。尽管如此，作者认为该方法在稳定性、反应性与选择性的组合方面表现还是很好的，因此希望用该方法进行制备ADC的尝试。作者对重链区插入了Cys的抗HER2的单克隆抗体mAb1进行了标记，成功地在重链上观察到了修饰的产生。运用该方法引入炔基官能团后，与不同的含叠氮基团分子反应，都监测到了预期产物的生成，证明该标记策略与CuAAC反应是兼容的。于是，作者合成了叠氮修饰的药物分子MMAE，并将其连接到了炔基修饰的mAb1上，在体外实验中观察到了对HER2阳性细胞的剂量依赖性细胞毒性。最后，作者又测试了荧光标记ADC在血浆中的稳定性，在持续8天的监测中未观察到荧光向血浆中的转移，证明偶联产物是非常稳定的。综上，作者开发了一种基于乙烯基杂环亲电骨架的标记方法，用于实现对蛋白质上Cys残基的选择性修饰。修饰产物具有良好的稳定性，这是该方法相较于广泛使用的马来酰亚胺化学最显著的优势。https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/sc/d1sc02722k原文引用：DOI：10.1039/d1sc02722k
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