【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多肽和蛋白质化学标识领域，涉及一种可见光介导的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，具体涉及一种可见光介导的以半胱氨酸为反应位点的多肽和蛋白质化学修饰方法。所述方法可在光催化剂的介导下温和实现对半胱氨酸残基的化学修饰，实现碳碳键的构建，可以用于蛋白质化学改造、酶的结构改造、抗体偶联药物开发、抗体降解剂偶联物开发等领域。
技术介绍
1、蛋白质的翻译后修饰，对于调控蛋白质的结构和功能发挥着重要作用。比如蛋白质的磷酸化是很多生物学功能的“开关”，蛋白质糖苷化控制着蛋白质的物理和生物学性质，蛋白质的泛素化在蛋白质的定位、代谢、功能、调节和降解中都起着十分重要的作用。自然界中发生的绝大部分的蛋白质后修饰过程都是以氨基酸上的杂原子为基础的，比如半胱氨酸上的巯基、赖氨酸上的氨基、丝氨酸和苏氨酸上的羟基等，以形成碳-杂原子键为特征。目前发展的蛋白质化学修饰方法也大部分基于这些杂原子。但是自然界利用碳碳键作为氨基酸的基本骨架(通常是碳碳单键)，碳碳键具有超高的稳定性，而碳-杂原子键则稳定性欠佳。比如现有的抗体偶联药物多采用半胱氨酸跟马来酰亚胺片断反应，通过c-s键来连接抗体和小分子片断。但是，在血液循环中，这种连接方式容易发生逆micheal加成反应生成小分子片断，小分子片段会跟血液中的白蛋白、谷胱甘肽等含巯基片断反应，从而造成毒性(如下式所示。b.q.shen.et al.conjugation site modulates the in vivo stabilityand therapeutic activity of ant
2、
3、本专利技术所展示的技术以半胱氨酸残基为反应位点，可以构建碳碳键，从而很好地解决这个问题，有望用于抗体偶联药物开发、抗体降解剂偶联物的开发、蛋白质结构改造等领域。本专利技术通过血浆稳定性实验证实了所合成的碳-碳键产物血浆稳定性远优于相应的碳-硫键化合物。
4、2016年，b.g.davis和hee-sung park等相继在science杂志上发表各自发展的蛋白质修饰方法(b.g.davis et al.posttranslational mutagenesis：a chemicalstrategy for exploring protein side-chain diversity.science 354，1465-1481(2016).a.yang，s.ha，j.ahn，r.kim，s.kim，y.lee，j.kim，d.h.y.lee，h.s.park.achemical biology route to site-specific authentic proteinmodifications.science 354，623-626(2016).b.g.davis.et al.light-drivenposttranslational installation of reactive protein side chains.nature 585，530-537(2020).)。他们以自由基反应为基础，实现了蛋白质侧链上碳碳键的构建，可以引入多种非天然氨基酸，实现包括甲基化、磷酸化、糖基化在内的多种翻译后修饰。但是，他们得到的是两种构型的产物，这限制了这两种方法的应用。随后，人们发展了别的蛋白质化学修饰方法，但是都有各自的局限性。比如，macmillan发展的方法只适合在蛋白质c-端进行修饰(w.c.macmillan et al.decarboxylative alkylation for site-selectivebioconjugation of native proteins via oxidation potentials.nat.chem.10，205-211(2018).)。而zhi-cai shi和nicholas j.mitchell发展的方法则收率较低(y.yu，l.zhang，a.v buevich，g.li，h.tang，p.vachal，s.l.colletti，z.c.shi.chemoselectivepeptide modification via photocatalytic tryptophanβ-positionconjugation.j.am.chem.soc.140，6797-6800(2018).r.c.griffiths，f.r.smith，j.e.long，d.scott，h.e.l.williams，n.j.oldham，r.layfield，n.j.mitchell.site-selective installation of ne-modified sidechains into peptide and proteinscaffolds via visible-light-mediated desulfurative c-cbondformation.angew.chem.int.ed.61，e202110223(2022))。因此，仍然急需发展一种具有收率高、适用范围广、所修饰氨基酸残基构型保持等优点的化学修饰新方法。
5、基于上述现有技术的现状，本申请的专利技术人开发了lada策略，可以在多肽及蛋白上实现c-c键的构建。我们通过脱巯基/自由基加成反应策略，发展了一种可见光介导的以半胱氨酸残基为反应位点、以构建碳碳键为关键的蛋白质化学修饰新方法，可以用于蛋白质结构改造、抗体偶联药物开发、抗体降解剂偶联物的开发等领域。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种可见光介导的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，可以在生理条件下温和实现碳碳键构建，可以用于蛋白质化学改造、抗体偶联药物开发、抗体降解剂偶联物开发等领域。
2、专利技术的lada策略的原理：以半胱氨酸残基为基础，通过脱巯基/加成反应的策略，具体是通过跟活化试剂反应来选择性地活化巯基(selectively labeling andactivation ofcysteine residues)，之后光催化下脱除巯基(desulfurization)，生成的自由基发生双键加成反应(radical addition)来实现多肽及蛋白质的化学修饰。具体为：通过半胱氨酸残基(i)跟活化试剂(ii，rx)发生取代反应(如snar反应)原位生成自由基前体a，之后在光诱导下脱除芳基硫醇，生成的自由基中间体跟烯烃或炔烃(iii)发生反应，从而实现脱巯基/碳碳键构建，得到多肽及蛋白质化学修饰产物(iv)。本专利技术的lada策略巧妙避免了对手性中心的影响，因此氨基酸残基的手性得以保持。同时，整个设计有助于更好的消除副反应的发生，所以整个转化的效本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可见光介导的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.一种可见光介导的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，半胱氨酸残基在寡肽、多肽或蛋白的C端，和/或N端，和/或肽链中间。
4.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂为含有离去基团的取代芳烃或杂芳烃；所述离去基团包括卤素、类卤素。
5.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂选自离去基团取代的嘧啶、1，3，5-三嗪、噻唑、咪唑、噁唑、苯并噁唑、苯并噻唑或苯并咪唑，或选自缺电子芳环化合物其中，X代表离去基团，所述离去基团包括卤素、类卤素；A为碳原子或氮原子，EWG代表吸电子基团；所述卤素选自氟、氯、溴、碘，所述类卤素选自氰基、硫氰基、硒氰基、硫醚、砜基、三氟甲磺酸，所述吸电子基团选自氟、氯、溴、碘、羰基、羧基、酯基、酰胺基、硝基、多氟
6.根据权利要求1或5所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂选自以下结构式的化合物之一：
7.根据权利要求2或4所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，卤素或类卤素取代芳烃选自以下结构式的化合物之一：
8.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂为盐，选自以下结构式之一：
9.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述炔烃为芳基炔烃、脂肪炔烃；
10.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃选自以下结构式化合物之一：
11.根据权利要求10所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，通过R1、R2、Y、Z基团中的至少一种引入官能团或大分子片段；所述官能团包括羟基、醚键、烯烃基、炔烃基、叠氮基、磺酸基、氨基、卤素、羧基、酯基、酰胺基中的一种或多种，所述大分子片段包括非天然氨基酸基团、荧光基团、药物分子基团、SiRNA、抗体、结合E3泛素连接酶的配体中的一种或几种。
12.根据权利要求10所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烷基为直链烷基或支链烷基，或为中间或末端有杂原子取代的直链烷基或支链烷基；所述杂原子取代包括氧、氮、硫、氟、氯、溴、碘、硼、硅、磷中一种或几种取代；
13.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃为烯醇硅醚类烯烃；所述烯烃选自以下结构式化合物：
14.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃为烯醇酯、烯胺类或末端烯烃；所述炔烃为芳基炔烃或脂肪炔烃。
15.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃选自以下结构式化合物之一：
16.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃为以下结构式之一，其中，Linker代表链接子，指包含小分子有机化合物片断，Azide代表叠氮基团，Alkyne代表炔基，Flurophore代表荧光基团，Drug代表药物分子基团，E3 ligase ligand代表结合E3泛素连接酶的配体，RNA代表RNA核苷酸：
17.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃或炔烃选自以下结构式化合物之一；其中，Drug代表MMAE、单甲基MMAF、卡奇霉素、杜卡霉素、美坦辛衍生物DM1、拓扑异构酶I抑制剂SN-38、喜树碱类似物DXd或吡咯并苯并二氮杂卓PBD：
18.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，步骤S2中，在烯烃和炔烃的加成反应中，加入一些添加剂；所述添加剂包括汉斯酯、水、TMSCN、叠氮化物、六甲基二硅烷、二氢吡啶、三乙基硅烷、苯硫酚。
19.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，步骤S1中，反应是在碱和溶剂存在的条件下进行的；所述碱选自N，N-二异丙基乙基胺、碳酸氢钠、碳酸钠、醋酸锌、醋酸钾或弱碱性的缓冲溶液；所述溶剂选自有机溶剂、水、缓冲溶液、有机溶剂与水的混合溶剂、有机溶剂与缓冲溶液的混合溶剂中的一种；...
【技术特征摘要】
1.一种可见光介导的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.一种可见光介导的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
3.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，半胱氨酸残基在寡肽、多肽或蛋白的c端，和/或n端，和/或肽链中间。
4.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂为含有离去基团的取代芳烃或杂芳烃；所述离去基团包括卤素、类卤素。
5.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂选自离去基团取代的嘧啶、1，3，5-三嗪、噻唑、咪唑、噁唑、苯并噁唑、苯并噻唑或苯并咪唑，或选自缺电子芳环化合物其中，x代表离去基团，所述离去基团包括卤素、类卤素；a为碳原子或氮原子，ewg代表吸电子基团；所述卤素选自氟、氯、溴、碘，所述类卤素选自氰基、硫氰基、硒氰基、硫醚、砜基、三氟甲磺酸，所述吸电子基团选自氟、氯、溴、碘、羰基、羧基、酯基、酰胺基、硝基、多氟烷基、磺酰基、磺酰胺基、磺酰酯基、氰基、叔胺正离子。
6.根据权利要求1或5所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂选自以下结构式的化合物之一：
7.根据权利要求2或4所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，卤素或类卤素取代芳烃选自以下结构式的化合物之一：
8.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述活化试剂为盐，选自以下结构式之一：
9.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述炔烃为芳基炔烃、脂肪炔烃；
10.根据权利要求1或2所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃选自以下结构式化合物之一：
11.根据权利要求10所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，通过r1、r2、y、z基团中的至少一种引入官能团或大分子片段；所述官能团包括羟基、醚键、烯烃基、炔烃基、叠氮基、磺酸基、氨基、卤素、羧基、酯基、酰胺基中的一种或多种，所述大分子片段包括非天然氨基酸基团、荧光基团、药物分子基团、sirna、抗体、结合e3泛素连接酶的配体中的一种或几种。
12.根据权利要求10所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烷基为直链烷基或支链烷基，或为中间或末端有杂原子取代的直链烷基或支链烷基；所述杂原子取代包括氧、氮、硫、氟、氯、溴、碘、硼、硅、磷中一种或几种取代；
13.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质化学修饰方法，其特征在于，所述烯烃为烯醇硅醚类烯烃；所述烯烃选自以下结构式化合物：
14.根据权利要求1所述的基于半胱氨酸的多肽和蛋白质...
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