Биоортогональная химия
Термин «биоортогональная химия» относится к любой химической реакции , которая может происходить внутри живых систем , не мешая естественным биохимическим процессам. [1] [2] [3] Этот термин был придуман Кэролайн Р. Бертоцци в 2003 году. [4] [5] С момента своего появления концепция биоортогональной реакции позволила изучать биомолекулы, такие как гликаны , белки , [6] и липиды [7] в реальном времени в живых системах без клеточной токсичности. Был разработан ряд стратегий химического лигирования , которые отвечают требованиям биоортогональности, включая 1,3-диполярное циклоприсоединение между азидами и циклооктинами (также называемое клик-химией без меди ), [8] между нитронами и циклооктинами, [9] образование оксима / гидразона из альдегидов и кетонов , [10] тетразиновое лигирование , [11] , изоцианида реакция щелчка на основе [12] и совсем недавно - лигирование квадрициклана . [13]
Использование биоортогональной химии обычно происходит в два этапа. Сначала клеточный субстрат модифицируют биоортогональной функциональной группой (химическим репортером) и вводят в клетку; субстраты включают метаболиты , ингибиторы ферментов и т. д. Химический репортер не должен резко изменять структуру субстрата, чтобы не повлиять на его биологическую активность. Во-вторых, вводится зонд, содержащий комплементарную функциональную группу, для реакции и мечения субстрата.
Хотя были разработаны эффективные биоортогональные реакции, такие как клик-химия без меди , разработка новых реакций продолжает создавать ортогональные методы мечения, позволяющие использовать несколько методов мечения в одних и тех же биосистемах. Кэролин Р. Бертоцци была удостоена Нобелевской премии по химии в 2022 году за разработку клик-химии и биоортогональной химии. [14]
Этимология [ править ]
Слово «биоортогональный» происходит от греческого « био» – «живой» и « ортогониос » – «прямоугольный». Таким образом, буквально реакция идет перпендикулярно живой системе, не нарушая ее.
Требования к биоортогональности [ править ]
Чтобы считаться биоортогональной, реакция должна отвечать ряду требований:
- Селективность: реакция должна быть селективной между эндогенными функциональными группами, чтобы избежать побочных реакций с биологическими соединениями.
- Биологическая инертность: Реактивные партнеры и возникающая в результате связь не должны обладать каким-либо типом реактивности, способным нарушить нативную химическую функциональность исследуемого организма.
- Химическая инертность: Ковалентная связь должна быть прочной и инертной к биологическим реакциям.
- Кинетика: Реакция должна быть быстрой, чтобы ковалентное лигирование достигалось до метаболизма и клиренса зонда. Реакция должна быть быстрой, в масштабе времени клеточных процессов (минуты), чтобы предотвратить конкуренцию в реакциях, которая может уменьшить слабые сигналы менее распространенных видов. Быстрые реакции также обеспечивают быструю реакцию, необходимую для точного отслеживания динамических процессов.
- Биосовместимость реакций: Реакции должны быть нетоксичными и должны осуществляться в биологических условиях с учетом pH, водной среды и температуры. Фармакокинетика вызывает растущую озабоченность по мере того, как биоортогональная химия распространяется на модели живых животных.
- Доступная инженерия: химический репортер должен быть способен включаться в биомолекулы посредством той или иной формы метаболической или белковой инженерии. Оптимально, чтобы одна из функциональных групп была очень маленькой, чтобы она не мешала естественному поведению.
Штаудингера [editЛигирование
— Лигирование Штаудингера это реакция, разработанная группой Бертоцци в 2000 году и основанная на классической реакции Штаудингера азидов с триарилфосфинами. [15] Он положил начало области биоортогональной химии как первая реакция с полностью абиотическими функциональными группами, хотя она уже не так широко используется. Лигирование Штаудингера использовалось как на живых клетках, так и на живых мышах. [5]
Биоортогональность [ править ]
Азид может действовать как мягкий электрофил , предпочитающий мягкие нуклеофилы, такие как фосфины . В этом отличие от большинства биологических нуклеофилов, которые обычно являются жесткими нуклеофилами. Реакция протекает селективно в водоустойчивых условиях с образованием стабильного продукта.
Фосфины полностью отсутствуют в живых системах и не восстанавливают дисульфидные связи, несмотря на умеренный потенциал восстановления. Было показано, что азиды биосовместимы с одобренными FDA лекарствами, такими как азидотимидин, а также с другими видами использования в качестве сшивающих агентов. Кроме того, их небольшой размер позволяет им легко включаться в биомолекулы посредством клеточных метаболических путей.
Механизм [ править ]
 | В этом разделе могут содержаться материалы, не относящиеся к теме статьи . ( сентябрь 2014 г. ) |
Классическая Штаудингера реакция
Нуклеофильный фосфин атакует азид по электрофильному концевому азоту. Через четырехчленное переходное состояние N 2 теряется с образованием азаилида. Нестабильный илид гидролизуется с образованием оксида фосфина и первичного амина. Однако эта реакция не является сразу биоортогональной, поскольку гидролиз разрывает ковалентную связь в азаилиде.
Штаудингера [editЛигирование
Реакция была модифицирована для включения эфирной группы, орто-по отношению к атому фосфора на одном из арильных колец, чтобы направить азаилид по новому пути реакционной способности, чтобы превзойти немедленный гидролиз путем размещения сложного эфира для увеличения локальной концентрации. Начальная нуклеофильная атака азида является стадией, лимитирующей скорость. Илид реагирует с электрофильной эфирной ловушкой посредством внутримолекулярной циклизации с образованием пятичленного кольца. Это кольцо подвергается гидролизу с образованием стабильной амидной связи.
Ограничения [ править ]
В живых системах фосфиновые реагенты медленно окисляются на воздухе. Кроме того, вполне вероятно, что они метаболизируются in vitro ферментами цитохрома P450 .
Кинетика реакций медленная, константы скорости второго порядка около 0,0020 М. −1 •s −1 . Попытки увеличить скорость нуклеофильной атаки путем добавления электронодонорных групп к фосфинам улучшили кинетику, но также увеличили скорость окисления воздухом.
Плохая кинетика требует использования высоких концентраций фосфина, что приводит к проблемам с высоким фоновым сигналом в приложениях для визуализации. Были предприняты попытки решить проблему высокого фона путем разработки флуорогенных фосфиновых реагентов на основе флуоресцеина и люциферина , но внутренняя кинетика остается ограничением. [16]
Химия щелчка без содержания меди [ править ]
Химия щелчка без меди - это биоортогональная реакция, впервые разработанная Кэролин Бертоцци как активированный вариант азид -алкинового циклоприсоединения Хейсгена на основе работы Карла Барри Шарплесса и др. В отличие от CuAAC, клик-химия без Cu была модифицирована и стала биоортогональной за счет исключения цитотоксичного медного катализатора, что позволяет реакции протекать быстро и без токсичности для живых клеток. Вместо меди реакция представляет собой стимулируемое напряжением алкин-азидное циклоприсоединение ( SPAAC ). Он был разработан как более быстрая альтернатива лигированию Штаудингера: первые поколения реагировали более чем в шестьдесят раз быстрее. Биоортогональность реакции позволила применить реакцию щелчка без меди в культивируемых клетках, живых рыбках данио и мышах.
Токсичность меди
Классическое азид-алкиновое циклоприсоединение, катализируемое медью, представляет собой чрезвычайно быструю и эффективную реакцию щелчка для биоконъюгации, но она не подходит для использования в живых клетках из-за токсичности ионов Cu (I). Токсичность обусловлена окислительным повреждением активных форм кислорода, образующихся медными катализаторами. Также было обнаружено, что комплексы меди вызывают изменения в клеточном метаболизме и поглощаются клетками.
Были разработаны лиганды для предотвращения повреждения биомолекул и облегчения удаления в in vitro приложениях . Однако было обнаружено, что различные лигандные среды комплексов все же могут влиять на метаболизм и усвоение, вызывая нежелательные нарушения клеточных функций. [17]
Биоортогональность [ править ]
Азидная группа особенно биоортогональна, поскольку она чрезвычайно мала (благоприятна для клеточной проницаемости и позволяет избежать возмущений), метаболически стабильна и не существует в клетках в природе и, следовательно, не имеет конкурирующих биологических побочных реакций. Хотя азиды не являются наиболее реакционноспособными 1,3-диполями, доступными для реакции, они предпочтительны из-за относительного отсутствия побочных реакций и стабильности в типичных синтетических условиях. [18] Алкин мечения не такой маленький, но он все же обладает стабильностью и ортогональностью, необходимыми для vivo in . Циклооктины традиционно являются наиболее распространенными циклоалкинами для исследований по маркировке, поскольку они представляют собой наименьшее стабильное алкиновое кольцо.
Механизм [ править ]
Реакция протекает как стандартное 1,3-диполярное циклоприсоединение, разновидность асинхронного согласованного перициклического сдвига. Амбивалентная природа 1,3-диполя должна сделать невозможной идентификацию электрофильного или нуклеофильного центра азида , так что направление циклического потока электронов становится бессмысленным. [p] Однако расчеты показали, что распределение электронов среди атомов азота приводит к тому, что самый внутренний атом азота несет наибольший отрицательный заряд. [19]
Региоселективность [ править ]
Хотя в результате реакции образуется региоизомерная смесь триазолов, отсутствие региоселективности в реакции не является серьезной проблемой для большинства современных приложений. Более региоспецифичным и менее биоортогональным требованиям лучше всего удовлетворяет катализируемое медью циклоприсоединение Хейсгена, особенно с учетом синтетической сложности (по сравнению с добавлением терминального алкина) синтеза напряженного циклооктина.
Разработка циклооктинов [ править ]
| Циклооктин | Константа скорости второго порядка (M −1 с −1 ) |
|---|---|
| октябрь | 0.0024 |
| ЛИЦО | 0.0013 |
| ХЛЕБ | 0.0043 |
| ДИФО | 0.076 |
| ГОЛОСОВАНИЕ | 0.057 |
| БАРАК | 0.96 |
| ДИБАК (АДИБО) | 0.31 |
| ДИМАК | 0.0030 |
OCT был первым циклооктином, разработанным для химии кликов, не содержащих медь. В то время как линейные алкины нереакционноспособны при физиологических температурах, OCT легко реагирует с азидами в биологических условиях, не проявляя при этом токсичности. Однако он плохо растворялся в воде, и кинетика едва улучшалась по сравнению с лигированием Штаудингера. ALO (октин без арила) был разработан для улучшения растворимости в воде, но он по-прежнему имел плохую кинетику.
Монофторированные ( MOFO ) и дифторированные ( DIFO ) циклооктины были созданы для увеличения скорости за счет добавления электроноакцепторных фторсодержащих заместителей в пропаргильном положении. Фтор является хорошей электроноакцепторной группой с точки зрения синтетической доступности и биологической инертности. В частности, он не может образовывать электрофильный акцептор Михаэля , который может побочно реагировать с биологическими нуклеофилами. [8] ДИБО (дибензоциклооктин) был разработан путем слияния двух арильных колец, что привело к очень высокой деформации и снижению энергии искажения. Было высказано предположение, что замена биарила увеличивает напряжение кольца и обеспечивает конъюгацию с алкином для улучшения реакционной способности. Хотя расчеты предсказывали, что моноарильное замещение обеспечит оптимальный баланс между стерическим столкновением (с молекулой азида) и напряжением, [20] Было показано, что моноарилированные продукты нестабильны.
BARAC (биарилазациклооктинон) с последующим добавлением амидной связи, которая добавляет sp 2 -подобный центр для увеличения скорости за счет искажения. Амидный резонанс вносит дополнительную нагрузку без создания дополнительной ненасыщенности, которая привела бы к нестабильной молекуле. Кроме того, добавление гетероатома в циклооктиновое кольцо улучшает как растворимость, так и фармакокинетику молекулы. BARAC обладает достаточной скоростью (и чувствительностью) настолько, что смывание излишков зонда не требуется для снижения фона. Это делает его чрезвычайно полезным в ситуациях, когда промывание невозможно, например, при визуализации в реальном времени или визуализации всего животного. Хотя BARAC чрезвычайно полезен, его низкая стабильность требует хранения при температуре 0 °C, в защищенном от света и кислорода месте. [21]
Дальнейшие изменения BARAC для получения DIBAC/ADIBO были выполнены для добавления деформации дистального кольца и уменьшения стерических свойств вокруг алкина для дальнейшего увеличения реакционной способности. Кето-ДИБО, в котором гидроксильная группа преобразована в кетон, имеет трехкратное увеличение скорости из-за изменения конформации кольца. Попытки получить дифторбензоциклооктин ( ДИФБО ) не увенчались успехом из-за его нестабильности.
Проблемы с DIFO в исследованиях на мышах in vivo иллюстрируют сложность получения биоортогональных реакций. Хотя DIFO был чрезвычайно активен при мечении клеток, он плохо работал в исследованиях на мышах из-за связывания с сывороточным альбумином . Гидрофобность циклооктина способствует секвестрации мембранами и белками сыворотки, снижая биодоступные концентрации. В ответ на это был разработан ДИМАК (диметоксиазациклооктин) для увеличения растворимости в воде, полярности и фармакокинетики. [22] хотя усилия по биоортогональному мечению моделей мышей все еще находятся в стадии разработки.
Реактивность [ править ]
Вычислительные усилия сыграли жизненно важную роль в объяснении термодинамики и кинетики этих реакций циклоприсоединения, что сыграло жизненно важную роль в дальнейшем совершенствовании реакции. Существует два метода активации алкинов без ущерба для стабильности: уменьшить энергию переходного состояния или уменьшить стабильность реагента.
Снижение стабильности реагентов: Хоук [23] предположил, что различия в энергии (E d ‡ ), необходимые для искажения геометрии азида и алкина в переходном состоянии, контролируют высоту барьера для реакции. Энергия активации (E ‡ ) представляет собой сумму дестабилизирующих искажений и стабилизирующих взаимодействий (E i ‡ ). Наиболее существенное искажение наблюдается в азидной функциональной группе с меньшим вкладом алкинового искажения. Однако только циклооктин можно легко модифицировать для повышения реакционной способности. Рассчитанные барьеры реакции фенилазида и ацетилена (16,2 ккал/моль) по сравнению с циклооктином (8,0 ккал/моль) приводят к прогнозируемому увеличению скорости в 10 раз. 6 . Циклооктин требует меньше энергии искажения (1,4 ккал/моль против 4,6 ккал/моль), что приводит к более низкой энергии активации, несмотря на меньшую энергию взаимодействия.
Уменьшение энергии переходного состояния: электроноакцепторные группы, такие как фтор, увеличивают скорость за счет уменьшения энергии LUMO и разрыва HOMO-LUMO. Это приводит к большему переносу заряда от азида к фторированному циклооктину в переходном состоянии, увеличению энергии взаимодействия (нижнее отрицательное значение) и общей энергии активации. [24] Понижение LUMO является результатом гиперконъюгации между π-донорными орбиталями алкинов и акцепторами CF σ*. Эти взаимодействия обеспечивают стабилизацию прежде всего в переходном состоянии за счет повышения донорно-акцепторных способностей связей по мере их искажения. Расчеты NBO показали, что искажение переходного состояния увеличивает энергию взаимодействия на 2,8 ккал/моль.
Сверхсопряжение между π-связями вне плоскости сильнее, потому что π-связи в плоскости плохо выровнены. Однако изгиб переходного состояния позволяет π-связям в плоскости иметь более антиперипланарное расположение, что облегчает взаимодействие. Дополнительная стабилизация энергии гиперконъюгативного взаимодействия достигается за счет увеличения электронной заселенности σ* за счет образующейся связи CN. Отрицательное гиперконъюгирование со связями σ* CF усиливает это стабилизирующее взаимодействие. [19]
Региоселективность [ править ]
Хотя региоселективность не является серьезной проблемой в текущих приложениях визуализации безмедийной клик-химии, это проблема, которая препятствует будущим применениям в таких областях, как разработка лекарств или пептидомиметика. [25]
В настоящее время большинство циклооктинов реагируют с образованием региоизомерных смесей. [m] Компьютерный анализ показал, что, хотя региоселективность газовой фазы рассчитана так, чтобы отдавать предпочтение 1,5-присоединению по сравнению с 1,4-присоединением с энергией активации до 2,9 ккал/моль, сольватационные поправки приводят к одинаковым энергетическим барьерам для обоих региоизомеров. Хотя 1,4-изомер при циклоприсоединении DIFO уступает его большему дипольному моменту, сольватация стабилизирует его сильнее, чем 1,5-изомер, разрушая региоселективность. [24]
Симметричные циклооктины, такие как BCN (бицикло[6.1.0]нонин), при циклоприсоединении образуют один региоизомер. [26] и может послужить решению этой проблемы в будущем.
Приложения [ править ]
Наиболее широкое применение клик-химии без меди - это биологическая визуализация живых клеток или животных с использованием биомолекулы, меченной азидом, и циклооктина, несущего агент визуализации.
Флуоресцентные кето- и оксимные варианты DIBO используются в реакциях щелчка с флуоропереключателем, в которых флуоресценция циклооктина гасится триазолом, образующимся в реакции. [27] С другой стороны, были разработаны конъюгированные с кумарином циклооктины, такие как coumBARAC , так что алкин подавляет флуоресценцию, в то время как образование триазола увеличивает квантовый выход флуоресценции в десять раз. [28]
Пространственный и временной контроль мечения субстрата был исследован с использованием фотоактивируемых циклооктинов. Это позволяет уравновешивать алкин перед реакцией, чтобы уменьшить артефакты, возникающие в результате градиентов концентрации. Замаскированные циклооктины не способны реагировать с азидами в темноте, но при облучении светом становятся реакционноспособными алкинами. [29]
В настоящее время изучается безмедная химия кликов для использования при синтезе агентов визуализации ПЭТ , которые необходимо производить быстро, с высокой чистотой и выходом, чтобы свести к минимуму изотопный распад перед введением соединений. Как высокие константы скорости, так и биоортогональность SPAAC поддаются химическому воздействию ПЭТ. [30]
биоортогональные Другие реакции
циклоприсоединение дипольное - Нитрон
Химия щелчка без меди была адаптирована для использования нитронов в качестве 1,3-диполя, а не азидов, и использовалась при модификации пептидов. [9]
В результате этого циклоприсоединения нитрона к циклооктину образуются N-алкилированные изоксазолины. Скорость реакции увеличивается под действием воды и является чрезвычайно высокой с константами скорости второго порядка в диапазоне от 12 до 32 М. −1 •s −1 , в зависимости от замещения нитрона. Хотя реакция протекает чрезвычайно быстро, она сталкивается с проблемами при включении нитрона в биомолекулы посредством метаболической маркировки. Маркировка была достигнута только за счет посттрансляционной модификации пептида.
Норборненовое циклоприсоединение [ править ]
1,3-диполярное циклоприсоединение было разработано как биоортогональная реакция с использованием оксида нитрила в качестве 1,3-диполя и норборнена в качестве диполярофила. Его основное применение заключалось в маркировке ДНК и РНК в автоматических синтезаторах олигонуклеотидов. [31] и сшивание полимеров в присутствии живых клеток. [32]
Норборнены были выбраны в качестве диполярофилов из-за их баланса между реакционной способностью, стимулируемой штаммом, и стабильностью. К недостаткам этой реакции относятся перекрестная реактивность оксида нитрила из-за сильной электрофильности и медленной кинетики реакции.
Оксанорборнадиеновое циклоприсоединение [ править ]
Оксанорборнадиеновое Дильса - циклоприсоединение представляет собой 1,3-диполярное циклоприсоединение с последующей ретрореакцией Альдера с образованием триазол-связанного конъюгата с отщеплением молекулы фурана . [33] Предварительные работы показали его полезность в экспериментах по мечению пептидов, а также он использовался при создании соединений для ОФЭКТ- визуализации. [34] Совсем недавно использование оксанорборнадиена было описано в реакции «iClick» без катализатора при комнатной температуре, в которой модельная аминокислота связана с металлическим фрагментом, в новом подходе к биоортогональным реакциям. [35]
Деформация кольца и дефицит электронов в оксанорборнадиене увеличивают реакционную способность на стадии ограничения скорости циклоприсоединения. Вскоре после этого происходит ретро-реакция Дильса-Альдера с образованием стабильного 1,2,3-триазола. Проблемы включают плохую толерантность к заместителям, которые могут изменить электронику оксанорборнадиена, и низкие скорости (константы скорости второго порядка порядка 10). −4 ).
Тетразиновое лигирование [ править ]
представляет Связывание тетразина собой реакцию транс-циклооктена и s- тетразина в реакции Дильса-Альдера с обратным спросом, за которой следует ретро-реакция Дильса-Альдера для удаления газообразного азота. [36] Реакция протекает чрезвычайно быстро с константой скорости второго порядка 2000 M. −1 –с −1 (в соотношении метанол/вода 9:1), что позволяет модифицировать биомолекулы при чрезвычайно низких концентрациях.
Согласно вычислительным работам Баха, энергия деформации для Z-циклооктенов составляет 7,0 ккал/моль по сравнению с 12,4 ккал/моль для циклооктана из-за потери двух трансаннулярных взаимодействий. E-циклооктен имеет сильно закрученную двойную связь, что приводит к энергии деформации 17,9 ккал/моль. [37] Таким образом, высоконапряженный транс-циклооктен используется в качестве реакционноспособного диенофила . Диен представляет собой 3,6-диарил-s-тетразин , который был замещен, чтобы противостоять немедленной реакции с водой. Реакция протекает через первоначальное циклоприсоединение с последующим обратным Дильсом-Альдером для удаления N 2 и предотвращения обратимости реакции. [11]
Реакция не только устойчива к воде, но было обнаружено, что скорость увеличивается в водной среде. Реакции также проводились с использованием норборненов в качестве диенофилов со скоростями второго порядка порядка 1 М. −1 •s −1 в водных средах. Реакция была применена для маркировки живых клеток. [38] и полимерное соединение. [39]
[4+1] Циклоприсоединение [ править ]
Эта реакция щелчка изоцианида представляет собой [4+1] циклоприсоединение с последующим ретро-отщеплением Дильса-Альдера N 2 . [12]
Реакция протекает с начальным [4+1]-циклоприсоединением с последующей реверсией, чтобы устранить термодинамический сток и предотвратить обратимость. Этот продукт стабилен при использовании третичного амина или изоцианопропаноата. Если используется вторичный или первичный изоцианид, в продукте образуется имин , который быстро гидролизуется.
Изоцианид является предпочтительным химическим репортером из-за его небольшого размера, стабильности, нетоксичности и отсутствия в системах млекопитающих. Однако реакция протекает медленно, с константами скорости второго порядка порядка 10. −2 М −1 •s −1 .
тетразола состав Химический фотоклика
В химии Photoclick используется фотоиндуцированное циклоэлиминирование для высвобождения N 2 . При этом образуется короткоживущее промежуточное соединение 1,3-нитрилимина за счет потери газообразного азота, который подвергается 1,3-диполярному циклоприсоединению с алкеном с образованием пиразолиновых циклоаддуктов. [12]
Фотоиндукция происходит при кратковременном воздействии света (длина волны зависит от тетразола), чтобы минимизировать фотоповреждение клеток. Реакция усиливается в водных условиях и приводит к образованию единственного региоизомера.
Переходный нитрилимин обладает высокой реакционной способностью в отношении 1,3-диполярного циклоприсоединения из-за изогнутой структуры, которая снижает энергию искажения. Замещение электронодонорными группами в фенильных кольцах увеличивает энергию ВЗМО при размещении на 1,3-нитрилимине и увеличивает скорость реакции.
Преимущества этого подхода включают способность пространственно или временно контролировать реакцию и способность включать как алкены, так и тетразолы в биомолекулы с использованием простых биологических методов, таких как генетическое кодирование. [40] Кроме того, тетразол может быть флуорогенным, чтобы контролировать ход реакции. [41]
Лигирование квадрициклана [ править ]
используется При лигировании квадрициклана сильно напряженный квадрициклан для проведения [2+2+2] циклоприсоединения с π-системами. [13]
Квадрициклан абиотик, не реагирует с биомолекулами (из-за полного насыщения), относительно мал и сильно напряжен (~80 ккал/моль). Однако он очень стабилен при комнатной температуре и в водных условиях при физиологическом pH. Он избирательно способен реагировать с бедными электронами π-системами, но не с простыми алкенами, алкинами или циклооктинами.
Бис(дитиобензил)никель(II) был выбран в качестве партнера реакции при скрининге кандидатов на основе реакционной способности. Чтобы предотвратить индуцированную светом реверсию в норборнадиен, добавляют диэтилдитиокарбамат для хелатирования никеля в продукте.
Эти реакции усиливаются в водных условиях с константой скорости второго порядка 0,25 М. −1 •s −1 . Особый интерес представляет то, что было доказано, что он биоортогонален как образованию оксима, так и клик-химии без меди.
Использует [ править ]
Биоортогональная химия является привлекательным инструментом для предварительного планирования экспериментов в области ядерной визуализации и лучевой терапии . [42]
Ссылки [ править ]
- ^ Слеттен, Эллен М.; Бертоцци, Кэролайн Р. (2009). «Биоортогональная химия: поиск селективности в море функциональности» . Angewandte Chemie, международное издание . 48 (38): 6974–98. дои : 10.1002/anie.200900942 . ПМЦ 2864149 . ПМИД 19714693 .
- ^ Прешер, Дженнифер А.; Дюбе, Даниэль Х.; Бертоцци, Кэролайн Р. (2004). «Химическое ремоделирование клеточных поверхностей у живых животных». Природа . 430 (7002): 873–7. Бибкод : 2004Natur.430..873P . дои : 10.1038/nature02791 . ПМИД 15318217 . S2CID 4371934 .
- ^ Прешер, Дженнифер А; Бертоцци, Кэролайн Р. (2005). «Химия в живых системах». Химическая биология природы . 1 (1): 13–21. дои : 10.1038/nchembio0605-13 . ПМИД 16407987 . S2CID 40548615 .
- ^ Ханг, Ховард К.; Ю, Чонг; Като, Дэррил Л.; Бертоцци, Кэролайн Р. (9 декабря 2003 г.). «Метаболический подход к протеомному анализу О-связанного гликозилирования муцинового типа» . Труды Национальной академии наук . 100 (25): 14846–14851. Бибкод : 2003PNAS..10014846H . дои : 10.1073/pnas.2335201100 . ISSN 0027-8424 . ПМК 299823 . ПМИД 14657396 .
- ^ Перейти обратно: а б Слеттен, Эллен М.; Бертоцци, Кэролайн Р. (2011). «От механизма к мыши: история двух биоортогональных реакций» . Отчеты о химических исследованиях . 44 (9): 666–676. дои : 10.1021/ar200148z . ПМК 3184615 . ПМИД 21838330 .
- ^ Пласс, Тилман; Миллес, Сигрид; Келер, Кристина; Шульц, Карстен; Лемке, Эдвард А. (2011). «Генетически закодированная химия щелчка без меди» . Angewandte Chemie, международное издание . 50 (17): 3878–3881. дои : 10.1002/anie.201008178 . ПМК 3210829 . ПМИД 21433234 .
- ^ Ниф, Энн Б.; Шульц, Карстен (2009). «Селективная флуоресцентная маркировка липидов в живых клетках». Angewandte Chemie, международное издание . 48 (8): 1498–500. дои : 10.1002/anie.200805507 . ПМИД 19145623 .
- ^ Перейти обратно: а б Баскин, Дж. М.; Прешер, Дж. А.; Лафлин, ST; Агард, Нью-Джерси; Чанг, ПВ; Миллер, Айова; Ло, А.; Коделли, Дж. А.; Бертоцци, ЧР (2007). «Клик-химия без содержания меди для динамической визуализации in vivo» . Труды Национальной академии наук . 104 (43): 16793–7. Бибкод : 2007PNAS..10416793B . дои : 10.1073/pnas.0707090104 . ПМК 2040404 . ПМИД 17942682 .
- ^ Перейти обратно: а б Нин, Синхай; Темминг, Ринске П.; Доммерхольт, Ян; Го, Цзюнь; Бланко-Ания, Даниэль; Дебец, Марджок Ф.; Вулферт, Маргрит А.; Бунс, Герт-Ян; Ван Делфт, Флорис Л. (2010). «Модификация белка с помощью стимулируемого штаммом алкин-нитрон-циклоприсоединения» . Angewandte Chemie, международное издание . 49 (17): 3065–8. дои : 10.1002/anie.201000408 . ПМК 2871956 . ПМИД 20333639 .
- ^ Ярема, К.Дж.; Махал, ЛК; Брюль, Р.Э.; Родригес, ЕС; Бертоцци, ЧР (1998). «Метаболическая доставка кетоновых групп к остаткам сиаловой кислоты. Применение к инженерии гликоформ клеточной поверхности» . Журнал биологической химии . 273 (47): 31168–79. дои : 10.1074/jbc.273.47.31168 . ПМИД 9813021 .
- ^ Перейти обратно: а б Блэкман, Мелисса Л.; Ройзен, Максим; Фокс, Джозеф М. (2008). «Тетразиновое лигирование: быстрая биоконъюгация на основе реактивности Дильса-Альдера с обратной потребностью в электронах» . Журнал Американского химического общества . 130 (41): 13518–9. дои : 10.1021/ja8053805 . ПМК 2653060 . ПМИД 18798613 .
- ^ Перейти обратно: а б с Штёкманн, Хеннинг; Невес, Андре А.; Лестница, Шон; Бриндл, Кевин М.; Липер, Финиан Дж. (2011). «Изучение клик-химии на основе изонитрила для лигирования биомолекул». Органическая и биомолекулярная химия . 9 (21): 7303–5. дои : 10.1039/C1OB06424J . ПМИД 21915395 .
- ^ Перейти обратно: а б Слеттен, Эллен М.; Бертоцци, Кэролайн Р. (2011). «Биоортогональное лигирование квадрициклана» . Журнал Американского химического общества . 133 (44): 17570–3. дои : 10.1021/ja2072934 . ПМК 3206493 . ПМИД 21962173 .
- ^ «Нобелевская премия по химии» . Нобелевская премия . Проверено 6 октября 2022 г.
- ^ Саксон, Э.; Бертоцци, ЧР (2000). «Инженерия клеточной поверхности с помощью модифицированной реакции Штаудингера». Наука . 287 (5460): 2007–10. Бибкод : 2000Sci...287.2007S . дои : 10.1126/science.287.5460.2007 . ПМИД 10720325 . S2CID 19720277 .
- ^ Памела, Чанг; Прешер, Дженнифер А.; Хангауэр, Мэтью Дж.; Бертоцци, Кэролин Р. (2008). «Визуализация гликанов клеточной поверхности с помощью биоортогональных химических репортеров» . J Am Chem Soc . 129 (27): 8400–8401. дои : 10.1021/ja070238o . ПМК 2535820 . ПМИД 17579403 .
- ^ Кеннеди, Дэвид С.; Маккей, Крейг С.; Лего, Марк CB; Дэниэлсон, Дана С.; Блейк, Джесси А.; Пегораро, Адриан Ф.; Столов, Альберт; Местер, Золтан; Пезаки, Джон Пол (2011). «Клеточные последствия медных комплексов, используемых для катализа биоортогональных реакций щелчка». Журнал Американского химического общества . 133 (44): 17993–8001. дои : 10.1021/ja2083027 . ПМИД 21970470 .
- ^ Хейсген, Рольф. (1976). «1,3-Диполярное циклоприсоединение. 76. Согласованная природа 1,3-диполярного циклоприсоединения и вопрос о дирадикальных интермедиатах». Журнал органической химии . 41 (3): 403–419. дои : 10.1021/jo00865a001 .
- ^ Перейти обратно: а б Голд, Брайан; Шевченко Николай Евгеньевич; Бонус, Натали; Дадли, Грегори Б.; Алабугин, Игорь В. (2011). «Селективная стабилизация переходного состояния посредством гиперконъюгативной и конъюгативной помощи: стереоэлектронная концепция клик-химии без меди». Журнал органической химии . 77 (1): 75–89. дои : 10.1021/jo201434w . ПМИД 22077877 .
- ^ Ченовет, Кимберли; Ченовет, Дэвид; Годдард III, Уильям А. (2009). «Реагенты на основе циклооктина для некаталитической клик-химии: вычислительный обзор» (PDF) . Органическая и биомолекулярная химия . 7 (24): 5255–8. дои : 10.1039/B911482C . ПМИД 20024122 .
- ^ Джуэтт, Джон К.; Слеттен, Эллен М.; Бертоцци, Кэролин Р. (2010). «Быстрая химия щелчка без содержания меди с легко синтезируемыми биарилазациклооктинонами» . Журнал Американского химического общества . 132 (11): 3688–90. дои : 10.1021/ja100014q . ПМЦ 2840677 . ПМИД 20187640 .
- ^ Слеттен, Эллен М.; Бертоцци, Кэролин Р. (2008). «Гидрофильный азациклооктин для химии кликов без меди» . Органические письма . 10 (14): 3097–9. дои : 10.1021/ol801141k . ПМК 2664610 . ПМИД 18549231 .
- ^ Эсс, Дэниел Х.; Джонс, Гэвин О.; Хоук, КН (2008). «Переходные состояния безметалловой клик-химии, стимулируемой напряжением: 1,3-диполярные циклоприсоединения фенилазида и циклооктинов». Органические письма . 10 (8): 1633–6. дои : 10.1021/ol8003657 . ПМИД 18363405 .
- ^ Перейти обратно: а б Шенебек, Франциска; Эсс, Дэниел Х.; Джонс, Гэвин О.; Хоук, КН (2009). «Реакционная способность и региоселективность в 1,3-диполярных циклоприсоединениях азидов к напряженным алкинам и алкенам: вычислительное исследование». Журнал Американского химического общества . 131 (23): 8121–33. дои : 10.1021/ja9003624 . ПМИД 19459632 .
- ^ Лутц, Жан-Франсуа (2008). «Циклоприсоединения азидов-алкинов без меди: новые идеи и перспективы». Angewandte Chemie, международное издание . 47 (12): 2182–4. дои : 10.1002/anie.200705365 . ПМИД 18264961 .
- ^ Доммерхольт, Ян; Шмидт, Сэмюэл; Темминг, Ринске; Хендрикс, Линда Дж.А.; Рутьес, Флорис ПДжТ; Ван Хест, Ян КМ; Лефебер, Дирк Дж.; Фридл, Питер; Ван Делфт, Флорис Л. (2010). «Легкодоступные бициклононины для биоортогональной маркировки и трехмерной визуализации живых клеток» . Angewandte Chemie, международное издание . 49 (49): 9422–5. дои : 10.1002/anie.201003761 . ПМК 3021724 . ПМИД 20857472 .
- ^ Мбуа, Нгалле Эрик; Го, Цзюнь; Вулферт, Маргрит А.; Стит, Ричард; Бунс, Герт-Ян (2011). «Стимулируемые штаммом алкин-азидные циклоприсоединения (SPAAC) открывают новые особенности биосинтеза гликоконъюгатов» . ХимБиоХим . 12 (12): 1912–21. дои : 10.1002/cbic.201100117 . ПМК 3151320 . ПМИД 21661087 .
- ^ Джуэтт, Джон К.; Бертоцци, Кэролайн Р. (2011). «Синтез флуорогенного циклооктина, активированного клик-химией без меди» . Органические письма . 13 (22): 5937–9. дои : 10.1021/ol2025026 . ПМК 3219546 . ПМИД 22029411 .
- ^ Полухтин Андрей А.; Мбуа, Нгалле Эрик; Вулферт, Маргрит А.; Бунс, Герт-Ян; Попик, Владимир В. (2009). «Селективная маркировка живых клеток с помощью фотоактивируемой реакции щелчка» . Журнал Американского химического общества . 131 (43): 15769–76. дои : 10.1021/ja9054096 . ПМЦ 2776736 . ПМИД 19860481 .
- ^ Карпентер, Ричард Д.; Хауснер, Свен Х.; Сатклифф, Джули Л. (2011). «Клик без меди для ПЭТ: быстрое 1,3-диполярное циклоприсоединение с циклооктином фтора-18» . Письма ACS по медицинской химии . 2 (12): 885–889. дои : 10.1021/ml200187j . ПМК 4018166 . ПМИД 24900276 .
- ^ Гутсмидль, Катрин; Виргес, Кристиан Т.; Эмке, Вероника; Карелл, Томас (2009). «Модификация ДНК «кликом» без меди посредством 1,3-диполярного циклоприсоединения оксида нитрила норборнена». Органические письма . 11 (11): 2405–8. дои : 10.1021/ol9005322 . ПМИД 19405510 .
- ^ Труонг, Винь X.; Чжоу, Кун; Саймон П., Джордж; Форсайт, Джон С. (2015). «Циклоприсоединение оксида нитрила к норборнену как реакция биоортогональной сшивки для получения гидрогелей». Макромолекулярная быстрая связь . 36 (19): 1729–34. дои : 10.1002/marc.201500314 . ПМИД 26250120 .
- ^ Ван Беркель, Сандер С.; Диркс, А. (Тон) Дж.; Дебец, Марджок Ф.; Ван Делфт, Флорис Л.; Корнелиссен, Йерун JLM; Нолти, Руланд Дж. М .; Рутьес, Флорис ПДжТ (2007). «Образование безметаллового триазола как инструмент биоконъюгации». ХимБиоХим . 8 (13): 1504–8. дои : 10.1002/cbic.200700278 . hdl : 2066/34475 . ПМИД 17631666 . S2CID 45813826 .
- ^ Ван Беркель, Сандер С.; Диркс, А. (Тон) Дж.; Меувиссен, Сильви А.; Пинген, Деннис Л.Л.; Бурман, Отто К.; Лаверман, Питер; Ван Делфт, Флорис Л.; Корнелиссен, Йерун JLM; Рутьес, Флорис ПДжТ (2008). «Применение образования безметаллового триазола в синтезе циклических конъюгатов RGD DTPA». ХимБиоХим . 9 (11): 1805–15. дои : 10.1002/cbic.200800074 . hdl : 2066/69881 . ПМИД 18623291 . S2CID 205552916 .
- ^ Генри, Лукас; Шнайдер, Кристофер; Мюцель, Бенедикт; Симпсон, Питер В.; Нагель, Кристоф; Фуке, Катарина; Шацшнейдер, Ульрих (2014). «Биоконъюгация аминокислот посредством реакции iClick алкина, замаскированного оксанорборнадиеном, с MnI(bpy)(CO)3-координированным азидом» (PDF) . ХимКомм . 50 (99): 15692–95. дои : 10.1039/C4CC07892F . ПМИД 25370120 . S2CID 24060126 .
- ^ Роу, Р. Дэвид; Прешер, Дженнифер А. (2016). «Тетразин отмечает точку» . Центральная научная служба ACS . 2 (8): 493–494. дои : 10.1021/accentsci.6b00204 . ПМЦ 4999966 . ПМИД 27610408 .
- ^ Бах, Роберт Д. (2009). «Энергия деформации кольца в циклооктильной системе. Влияние энергии деформации на реакции [3 + 2] циклоприсоединения с азидами». Журнал Американского химического общества . 131 (14): 5233–43. дои : 10.1021/ja8094137 . ПМИД 19301865 .
- ^ Деварадж, Нил К.; Вайсследер, Ральф; Хильдербранд, Скотт А. (2008). «Циклоприсоединения на основе тетразина: применение для предварительной визуализации живых клеток» . Биоконъюгатная химия . 19 (12): 2297–9. дои : 10.1021/bc8004446 . ПМЦ 2677645 . ПМИД 19053305 .
- ^ Ханселл, Клэр Ф.; Эспель, Питер; Стаменович, Милан М.; Баркер, Ян А.; Дав, Эндрю П.; Дю Пре, Филип Э.; o Рейли, Рэйчел К. (2011). «Клик без добавок для функционализации и связывания полимеров с помощью химии тетразин-норборнена». Журнал Американского химического общества . 133 (35): 13828–31. дои : 10.1021/ja203957h . ПМИД 21819063 .
- ^ Лим, Рейна КВ; Линь, Цин (2011). «Фотоиндуцируемая биоортогональная химия: пространственно-временной контролируемый инструмент для визуализации и возмущения белков в живых клетках» . Отчеты о химических исследованиях . 44 (9): 828–839. дои : 10.1021/ar200021p . ПМК 3175026 . ПМИД 21609129 .
- ^ Сун, Вэньцзяо; Ван, Ичжун; Цюй, Цзюнь; Линь, Цин (2008). «Селективная функционализация генетически закодированного алкенсодержащего белка посредством «химии фотоклика» в бактериальных клетках». Журнал Американского химического общества . 130 (30): 9654–5. дои : 10.1021/ja803598e . ПМИД 18593155 .
- ^ Найт, Джеймс С.; Корнелиссен, Барт (2014). «Биоортогональная химия: значение для предварительной ядерной (ПЭТ/ОФЭКТ) визуализации и терапии» . Американский журнал ядерной медицины и молекулярной визуализации . 4 (2): 96–113. ISSN 2160-8407 . ПМЦ 3992206 . ПМИД 24753979 .
Отрасли химии | |
|---|---|
| Аналитический | |
| Теоретический | |
| Физический | |
| Неорганический | |
| Органический | |
| Биологический | |
| Междисциплинарность | |
| Смотрите также | |
