Клик-реагенты RIKEN

Общая формула клик-реагентов RIKEN: R — метка или функциональная группа

Клик-реагенты RIKEN — ряд реагентов, содержащих фрагмент непредельного альдегида для селективной модификации остатков лизина по реакции электроциклизации.

Дизайн

Реагенты RIKEN мимикрируют под реально существующий биологический процесс, когда непредельный альдегид, являющийся сильным ингибитором фосфолипазы, селективно реагирует с первичными аминогруппами, в том числе боковыми аминогруппами лизина, и необратимо даёт 1,2-дигидропиридины в качестве конечных продуктов модификации. На первой стадии этого процесса образуется 1-азатриен, который затем медленно циклизуется в 1,2-дигидропиридин. Ускорить процесс электроциклизации позволяет наличие сложноэфирной группы в положении С4 и сопряжённой ароматической системы в положении С6. На основе этих открытий и был предложен общий вид клик-реагентов RIKEN для модификации белков.

Ряд реагентов

Остаток глицина, находящийся в реагентах RIKEN, позволяет вводить в них распространённые метки, которые затем будут доставляться в белки. Так, синтезированы реагенты RIKEN, содержащие флуоресцентные метки TAMRA, Cy5, 7-диэтиламинокумарин и другие. Также получен реагент, содержащий хелатор DOTA, который после хелатирования с ионом Gd³⁺ представляет интерес для ПЭТ-томографии и МРТ. Синтезирован также реагент, содержащий биотин.

Более простые реагенты RIKEN позволяют вводить в белки азидные, циклооктиновые и тетразиновые группы для последующих биоортогональных процессов. Наконец, синтезирован димерный реагент RIKEN для сшивания белков между собой.

Модификация белков

Модельные эксперименты проводились на человеческом сывороточном альбумине (ЧСА) с использованием реагента DOTA — альдегид. Его сравнение проводилось с реагентом DOTA — сукцинимидный эфир, также модифицирующим остатки лизина. И тот, и другой реагент модифицировали по несколько остатков лизина, однако альдегидный реагент вступал в реакцию в значительно более низких концентрациях (1 мкМ и даже 100 нМ), тогда как сукцинимидный эфир переставал модифицировать белок уже в концентрации 10 мкМ.

Подобным образом, моноклональные антитела в фосфатном буфере удалось модифицировать всего 20 мкМ раствором TAMRA-альдегида, введя два остатка в наиболее доступный Fc-фрагмент, сохранив тем самым 90 % активности антител.

Литература

• Fujiki K., Tanaka K. RIKEN Click Reagent for Protein Labeling (англ.) // Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. — Wiley, 2018. — doi:10.1002/047084289X.rn02050.