[发明专利]一种光催化生物大分子化学修饰的方法

说明书

本发明公开了一种光催化生物大分子化学修饰的方法，以氧化硫Ylide类化合物为底物，在有机光催化剂存在下，通过采用波长为430至480nm蓝光光源光照，用于化学修饰多肽、蛋白质和核酸等生物大分子。本发明使用无毒的有机化合物为催化剂，可见光为光源，适合实验室和工业化多肽、蛋白质和核酸药物的化学修饰和改造。

技术领域

本发明属于生物化学领域，涉及一类巯基-氧化硫Ylide点击反应，具体来说是一种光催化生物大分子化学修饰的方法。

背景技术

生物大分子的化学修饰在化学生物学、分子生物学和药物研发等研究领域中有重要作用。其中，多肽、蛋白质和核酸与有机小分子药物和探针的偶联反应是蛋白质组学、药物化学和生物技术研究的强大实验工具。例如，抗体-药物偶联物的成功开发有赖于可靠的生物正交反应的研究。传统的蛋白质化学修饰方法主要集中于针对半胱氨酸和赖氨酸残基的化学反应。近年来，新型的蛋白质修饰化学聚焦于传统条件无法实现的氨基酸残基的修饰，或极高效的修饰化学反应。例如，可见光诱导的温和条件下的蛋白质修饰化学反应。这种光氧化还原催化的历程通过产生自由基来构建独特的化学键，提供了非传统的生物大分子功能化的策略。

氧化硫Ylide是一类电两性分子，在水溶液中可以长期稳定存在。在前人的研究中，通常需要贵金属或质子酸催化其与亲核基团的反应，存在成本较高、反应效率不理想、所需反应条件较苛刻等问题。因此，氧化硫Ylide活性基团难以用于在生理条件下蛋白质的高效、选择性化学修饰。

发明内容

针对生物大分子的化学选择性修饰技术和应用的需求，本发明提供了一种光催化生物大分子化学修饰的方法，所述的这种光催化生物大分子化学修饰的方法要解决现有技术中氧化硫Ylide活性基团难以用于在生理条件下蛋白质的高效、选择性化学修饰的技术问题。

本发明提供了一种光催化生物大分子化学修饰的方法，包括如下反应步骤：

1)在一个容器中，加入反应溶剂，所述的反应溶剂选自水、乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇、甘油、二甲基亚砜或者N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种或者它们任意两种的混合溶剂，所述的反应溶剂的pH范围为2至13；

2)然后加入所修饰的生物大分子，使得生物大分子溶解在反应溶剂中；所述的生物大分子为多肽、蛋白质或者核酸中的任意一种；

3)再加入反应底物氧化硫Ylide类化合物及其衍生物，所述的氧化硫Ylide类化合物及其衍生物的投料量为生物大分子的1当量至100当量；所述的氧化硫Ylide类化合物及其衍生物的结构式如下

4)加入有机光氧化还原催化剂，所述的催化剂在反应溶剂中的浓度为10微摩尔每升至100微摩尔每升；所述的有机光氧化还原催化剂为核黄素类似物；所述的核黄素类似物有机光氧化还原催化剂，其结构式如下；

5)采用蓝光光源光照，波长为430至480nm，功率为10至45W；

6)反应时间为1分钟至1小时，反应温度为37摄氏度；完成生物大分子的化学修饰。

具体的，所述的乙腈、甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇、乙二醇、甘油、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺为有机极性溶剂。

本发明的一种光催化生物大分子化学修饰的方法，以氧化硫Ylide类化合物为底物，在有机光催化剂存在下，通过合适波长的可见光的照射，用于化学修饰多肽、蛋白质和核酸等生物大分子。本发明使用无毒的有机化合物为催化剂，可见光为光源，适合实验室和工业化多肽、蛋白质和核酸药物的化学修饰和改造。