生物正交化學 是乙個什麼領域?在做哪些研究?

時間 2021-05-05 18:29:02

1樓:

咦居然被邀答這個問題了 @你是個個……其實這個問題剛提的時候我就看到了,我們樓上就是bertozzi的學生陳興老師的實驗室,原來的舍友又去不鋒利教授實驗室做博后了,真心不好意思班門弄斧。

所以我就八卦乙個吧,bertozzi是個les嗯求摺疊

2樓:BOBOB

講一下我對生物正交化學的理解。

生命系統是由相互交織作用的生物大分子,代謝產物,各種離子組成的。那麼具體某一種物質在系統中的作用是什麼,有時候只能在生命系統中去觀察。如果把它分離純化出來,一則它可能不能發揮作用,或者發揮的並不一定是其在體內原來位置所應有的作用。

比方說,小紅是生物科學家,如果把她單獨關在乙個空房間裡,斷絕她與外界的聯絡,只是供給食物飲水。沒有裝置,不能與同行交流,她就不能繼續做生物研究了。再比方說,戰爭期間,我們發現小明在後勤部隊做廚師。

但其實他在和平時期是化學工作者,去做飯是形勢所迫。

所以「使研究者得以在不干擾生物系統的情況下觀察生物體內的生物化學反應」非常重要。綠色螢光蛋白(2023年化學獎)是一種方法。但也有體積較大,只能對蛋白進行標記等缺陷。

而生物正交化學,也可以應用於此(但不僅於此)。

所謂「正交」其實是有互不干涉的意思。生物正交化學(反應),我們「微言大義」地解釋一下就體現為:首先它得是乙個(比較像樣的)化學反應。

產物要比較單一,進行的要比較徹底,速率不能太慢。進行得太慢,底物被代謝掉的也會更多(乙個反應做半年才能知道結果就更難畢業了是不是...)。

其次,它要與生命系統盡量地不互相影響。它的底物,產物,催化劑,要低毒(盡量小,盡量和其他物質沒有物理、化學的作用),以及反應條件應該是生命系統能承受的(高溫高壓,高濃度金屬催化都是不行的)。

所以生物正交反應應該是選擇性非常好的,是速率常數比較大的。

Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 6974 – 6998

ACS Chem. Biol. 2014, 9, 1620

有了這樣的反應,我們就可以把其中乙個底物(反應基團)連線到生命系統中某個特定的生物大分子上,由於它小且低毒,我們估計整個系統並沒有受到大的影響。我們再把連有另乙個底物(反應基團)的報告分子(比如螢光分子)加入體系。雖然濃度會比較低,但專一快速的生物正交反應也能進行,這樣就完成了對特定分子的體內標記。

本人非生物學內行,也沒做過真正意義的生物正交反應。我想從化學角度講兩句我的看法。

In vivo 層次上的生物正交反應,首先底物就應該是「生物正交」的。Staudinger ligation 裡的疊氮和三價磷,疊氮炔烴環化(最為人所知的click反應的一種)以及其他的環加成反應中的各種富電子、缺電子體,過渡金屬催化反應中的各種底物,都是在生物體中很少見,或者沒有的。其次反應的機理也是「生物正交」的,周環反應,過渡金屬催化,在生物體重也非常少見。

很難想象普通的極化反應或自由基反應可以不被打擾地再生物體內進行。所以我覺得對於新的生物正交反應的發現,將會隨著新的底物(十五族現在用的比較多,那麼相鄰的十三,十四,十六族會不會有更多的發現?)的應用,新的反應機理(更加高效,特異的環化反應,與過渡金屬催化反應)的發現,而增多。

3樓:李高

簡單來講,就是想在生物體內實現特異性的反應,讓我們想研究的蛋白等標記上螢光分子等。進而對我們感興趣的蛋白等進行監測,研究。

4樓:貔貅灣

就是對活體組織做electron microscopy? 還是fluororescence microscopy?bertozzi 今年去stanford了。。。

我是她樓下的組的,做bioconjugation。。。不太了解。我今年看好Doudna

更新,基本原理查了維基。。。蛋痛啊。。。其實自己組也在做一些類似的工作。

基本原理是首先chemically engineer乙個metabolic的重要中間物或者是蛋白質(functional molecule)

之後再進行和bioconjugation不同的,最關鍵的一步,bioorthogonal ligation。注意是ligation。

這樣子ligate乙個fluorophore或者affinity probe 上去。這個ligation並不影響原有的蛋白質或者中間產物的反應能力和性質(所以是orthonormal)然後就可以通過probe直接觀察反應了。

我在的組做的主要是bioconjugation。。。我們雖然用的有些化學方法是類似的。。。不過不保證生物分子的性質不改變。。。我們是希望做出一些不同性質的。

化學小白。。。認識在bertozzi組的大牛已經去西北和一堆神校了。。。如果有說的不對的。。。諸位大牛請指摘賜教

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