技术文章

DiAzKs盐酸盐:光激活非天然氨基酸

DiAzKs hydrochloride is a photoactivatable, diazirine-functionalized unnatural amino acid designed for site-specific incorporation into proteins via genetic code expansion, enabling UV-triggered covalent cross-linking to map protein–protein and protein–ligand interactions.

化学类别
含重氮环丙烷基团的非天然氨基酸(赖氨酸衍生物)
盐型
盐酸盐
主要应用
遗传密码子扩展;紫外光激活光交联
激活波长
约365 nm紫外光(重氮环丙烷光解)
掺入策略
利用正交吡咯赖氨酰-tRNA合成酶/tRNA对进行琥珀终止密码子(TAG)抑制
货号
D656555

DiAzKs盐酸盐是什么?

DiAzKs盐酸盐是DiAzKs的盐酸盐形式。DiAzKs是一种以赖氨酸为骨架、侧链携带重氮环丙烷基团的合成非天然氨基酸(UAA)。重氮环丙烷是含氮三元环结构,在常温常压下具有良好的稳定性,但在近紫外光(约365 nm)照射下可迅速发生光解,生成高活性卡宾中间体。这些卡宾可与周围数埃范围内的几乎任何化学基团(C–H、N–H、O–H或π体系)形成共价键,使DiAzKs成为在天然细胞环境中捕捉瞬态或弱生物分子相互作用的理想光交联探针。

盐酸盐形式的DiAzKs相比游离碱具有更好的水溶性和操作便利性,有助于为细胞培养或体外翻译体系配制储备溶液。

作用机制:遗传密码子扩展与光交联

遗传密码子扩展(GCE)。DiAzKs通过正交氨酰-tRNA合成酶(aaRS)/tRNA对被定点掺入目标蛋白,最常用的是来源于甲烷八叠球菌的吡咯赖氨酰-tRNA合成酶(PylRS)及其同源tRNAPyl。经改造后能识别DiAzKs的突变体PylRS对抑制型tRNAPylCUA进行氨酰化,后者随即解码目的基因中用户指定位置引入的琥珀终止密码子(TAG)。这一策略可在蛋白质序列任意位置精确地单位点安装重氮环丙烷基团,且不干扰其余蛋白质组。

光交联。携带重氮环丙烷基团的蛋白质表达完成、目标体系组装好(如蛋白质复合物、受体-配体对)后,短暂施加约365 nm紫外光即可触发重氮环丙烷开环,生成单线态卡宾。卡宾在约3–4 Å范围内插入邻近化学键,共价捕获相互作用伴侣。随后可通过SDS-PAGE、Western blot或基于质谱的蛋白质组学方法鉴定交联复合物,从而获得结合界面的高分辨率空间信息。

主要研究应用

蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)图谱绘制。DiAzKs可共价捕获瞬态PPI,包括由低亲和力或静电相互作用驱动的难以分离的复合物。在结合界面不同残基位置定点安装交联剂,可提供用于结构建模的距离约束信息。

受体-配体及酶-底物研究。膜受体、分子伴侣和酶复合物通常表现出高度动态的结合特性。利用DiAzKs进行光交联可在细胞内或体外将这些相互作用定格,便于后续共免疫沉淀或亲和纯化分析。

细胞内结构生物学。由于DiAzKs可掺入活体哺乳动物细胞、细菌或酵母细胞,它能在天然胞内环境中捕获相互作用,避免细胞裂解或非生理条件带来的实验假象。

邻近标记与相互作用组发现。结合串联质量标签(TMT)或SILAC定量蛋白质组学,基于DiAzKs的交联方法可无偏发现新型相互作用伙伴,并构建蛋白质相互作用组网络。

操作、储存与配制指南

储存。将DiAzKs盐酸盐于–20 °C避光保存,置于密封容器中,充惰性气体保护或在干燥条件下储存。含重氮环丙烷的化合物对长时间环境光照敏感,操作全程应尽量减少不必要的光照暴露。

溶解性与储备液配制。作为盐酸盐,DiAzKs盐酸盐可溶于水和水性缓冲液。建议用无菌水或PBS配制储备液。用于细胞培养补充时,需经0.22 µm滤膜过滤除菌。避免反复冻融,尽量分装为单次使用份量。

光激活安全注意事项。进行365 nm照射操作时,应佩戴适当的紫外防护眼镜并设置防护屏障。照射时间和灯光强度需根据实验经验进行优化,过度紫外照射可能导致蛋白质非特异性损伤。

相容性。DiAzKs盐酸盐在低毫摩尔浓度补充条件下与标准哺乳动物和细菌细胞培养基相容。应针对每种细胞系或表达体系验证其细胞毒性和掺入效率。

常见问题

DiAzKs与其他光交联非天然氨基酸(如BzF或AbK)有何不同?

DiAzKs含有重氮环丙烷基团,在约365 nm紫外光照射下生成高活性卡宾。与苯酮类非天然氨基酸(如BzF)相比,重氮环丙烷探针体积更小,对蛋白质折叠的干扰更小,且能更快速、更广泛地与多种化学键反应。与芳基叠氮类非天然氨基酸(如AbK)相比,重氮环丙烷生成卡宾而非氮宾,具有不同的反应活性特征,通常对疏水界面的交联效率更高。

哪种tRNA合成酶/tRNA对用于将DiAzKs掺入蛋白质?

DiAzKs通常通过经过改造的吡咯赖氨酰-tRNA合成酶(PylRS)变体及其同源tRNAPyl进行掺入,该正交对最初来源于产甲烷古菌,如巴氏甲烷八叠球菌(Methanosarcina mazei)或巴克甲烷八叠球菌(Methanosarcina barkeri)。PylRS活性位点经突变以适应DiAzKs含重氮环丙烷的侧链。该对可抑制琥珀终止密码子(TAG),并在细菌(大肠杆菌)和真核(哺乳动物、酵母)表达体系中均能正交发挥功能。

如何优化DiAzKs光交联实验中的紫外照射步骤?

照射条件(波长约365 nm、功率及曝光时间)需针对每个实验体系进行经验性滴定优化。根据灯光强度和样品几何形态,典型照射时间从10秒到数分钟不等。实验应设置不施加紫外光的对照组以评估非共价相互作用背景,以及施加紫外但不含DiAzKs掺入的对照组以检测非特异性紫外诱导交联。进行细胞内交联时,应同时监测细胞活力。

DiAzKs盐酸盐适合用于活体哺乳动物细胞实验吗?

是的,DiAzKs盐酸盐可用于活体哺乳动物细胞实验,只需将其加入培养基中,同时共表达相应的PylRS/tRNAPyl表达构建体。需针对每种特定细胞系评估使用浓度及潜在细胞毒性。盐酸盐良好的水溶性便于直接添加至培养基,无需使用可能影响细胞健康的有机共溶剂。

参考文献

  1. Chin, J. W. (2017). Expanding and reprogramming the genetic code. Nature, 550(7674), 53–60. doi:10.1038/nature24031
  2. Dormán, G., & Prestwich, G. D. (1994). Benzophenone photophores in biochemistry. Biochemistry, 33(19), 5661–5673. doi:10.1021/bi00185a001
  3. Hino, N. et al. (2011). Protein photo-cross-linking in mammalian cells by site-specific incorporation of a photoreactive amino acid. Nature Methods, 8(9), 738–742. doi:10.1038/nmeth.1671

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

目录: 技术文章

Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《DiAzKs盐酸盐:光激活非天然氨基酸》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月24日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/diazks-hydrochloride-photoactivatable-unnatural-amino-acid.html
这篇文章对您有帮助吗? Yes No 有 4 人觉得有帮助