点击化学是探测细胞中小分子定位的强大工具。了解小分子化合物在细胞中的去向，从而可以深入了解它们的作用机制。[1] 这种方法已用于许多研究，包括盐霉素定位于溶酶体以启动癌症干细胞中的铁死亡[2]，二甲双胍衍生物在线粒体中积累以螯合铜(II)，影响炎症巨噬细胞下游的代谢和表观遗传变化。[3]

点击化学的商业潜力巨大。荧光团罗丹明已被偶联到降冰片烯上，并在活体系统中与四嗪发生反应。[4] 在其他情况下，环辛炔修饰的荧光团与叠氮标记的蛋白质之间的SPAAC可以在细胞裂解液中选择这些蛋白质。[5]

在体内和体外系统中加入点击反应物的方法有助于扩大可能反应的范围。核糖体结合非天然氨基酸的技术的发展，使得点击反应物可以作为非天然侧基结合到这些非天然氨基酸上。例如，具有叠氮化物侧基的 UAA 为环炔烃提供了方便的途径，使其能够接触到标有这种“AHA”非天然氨基酸的蛋白质。[6] 另一个例子是，"CpK "的侧基包括一个环丙烷α-酰胺键，在逆Diels-Alder反应中可作为四嗪的反应伙伴。[7]

非天然氨基酸

荧光素的合成体现了分离反应伙伴的另一种策略，即利用很少出现的天然基团，如1,2-氨基硫醇，只有当半胱氨酸是蛋白质中的最终N’氨基酸时，氨基硫醇才会出现。因此，它们的天然选择性和相对生物正交性在开发这些标签的特异性探针方面是有价值的。上述反应发生在1,2-氨基硫醇和2-氰基苯并噻唑之间，生成荧光荧光素。这种荧光素荧光可以在洗涤后通过光谱法进行定量，并用于确定含有1,2-氨基硫醇的分子的相对存在。如果需要对非1,2-氨基巯基蛋白进行定量，则可以切割目标蛋白以产生具有易受 2-CBT 影响的 N' Cys 的片段。[8]

萤火虫荧光素的合成方案

将点击化学对新生蛋白质组进行选择性标记，再与二维差异凝胶电泳（2D DIGE）相结合，可以用以研究细胞对条件变化的动态反应。如用蛋氨酸类似物高炔丙基甘氨酸孵育细胞，从而能够用单磺化中性Cy3和Cy5叠氮化物选择性标记新生蛋白质组。随后荧光标记蛋白质的2D DIGE分离结果则可揭示红霉素处理后新生蛋白质组的复杂性，并揭示细胞对各种生理条件的反应。[9]

在聚合物和生物聚合物领域，植物油衍生的二烯炔烃和二叠氮化物通过CuCCA点击反应为制造热塑性聚三唑聚合物提供了新的合成途径，无需溶剂或催化剂。由于热塑性聚三唑是从植物油中提取的新型聚合物，因此具有良好的机械和热性能，适用于不能容忍残留溶剂或催化剂的广泛应用。它们具有潜在的生物相容性和生物降解性，是医疗和制药行业应用的理想选择。[10]

结合组合化学、高通量筛选和构建化学库，点击化学通过使多步合成中的每个反应快速、高效和可预测，加速了新药的发现。

参考文献

1. Cañeque, Tatiana; Müller, Sebastian; Rodriguez, Raphaël (2018). "Visualizing biologically active small molecules in cells using click chemistry". Nature Reviews Chemistry. 2 (9): 202–215. https://doi.org/10.1038/s41570-018-0030-x 

2. Mai, Trang Thi; Hamaï, Ahmed; Hienzsch, Antje; Cañeque, Tatiana; Müller, Sebastian; Wicinski, Julien; Cabaud, Olivier; Leroy, Christine; David, Amandine; Acevedo, Verónica; Ryo, Akihide; Ginestier, Christophe; Birnbaum, Daniel; Charafe-Jauffret, Emmanuelle; Codogno, Patrice; Mehrpour, Maryam; xRodriguez, Raphaël Rodriguez (Oct 2017). "Salinomycin kills cancer stem cells by sequestering iron in lysosomes". Nature Chemistry. 9 (10): 1025–1033. https://doi.org/10.1038/nchem.2778 

3. Solier, Stéphanie; Müller, Sebastian; Tatiana, Cañeque; Antoine, Versini; Arnaud, Mansart; Fabien, Sindikubwabo; Leeroy, Baron; Laila, Emam; Pierre, Gestraud; G. Dan, Pantoș; Vincent, Gandon; Christine, Gaillet; Ting-Di, Wu; Florent, Dingli; Damarys, Loew; Sylvain, Baulande; Sylvère, Durand; Valentin, Sencio; Cyril, Robil; François, Trottein; David, Péricat; Emmanuelle, Näser; Céline, Cougoule; Etienne, Meunier; Anne-Laure, Bègue; Hélène, Salmon; Nicolas, Manel; Alain, Puisieux; Sarah, Watson; Mark A., Dawson; Nicolas, Servant; Guido, Kroemer; Djillali, Annane; Raphaël, Rodriguez (2023). "A druggable copper-signalling pathway that drives inflammation". Nature. 617 (7960): 386–394. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06017-4 

4. Devaraj, Neal K.; Weissleder, Ralph; Hilderbrand, Scott A. (December 2008). "Tetrazine-based cycloadditions: application to pretargeted live cell imaging". Bioconjugate Chem. 19 (12): 2297–2299. https://doi.org/10.1021/bc8004446 

5. Ding, H.; Demple, B (2000). "Direct nitric oxide signal transduction via nitrosylation of iron-sulfur centers in the SoxR transcription activator". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (10): 5146–5150. Bibcode:2000PNAS...97.5146D. https://doi.org/10.1073/pnas.97.10.5146 

6. Dieterich; et al. (2007). "Labeling, detection and identification of newly synthesized proteomes with bioorthogonal non-canonical amino-acid tagging". Nature Protocols. 2 (3): 532–540. https://doi.org/10.1038/nprot.2007.52 

7. Yu; et al. (2012). "Genetically Encoded Cyclopropene Directs Rapid, Photoclick-Chemistry-Mediated Protein Labeling in Mammalian Cells". Angew Chem Int Ed Engl. 51 (42): 10600–10604. https://doi.org/10.1002/anie.201205352 

8. (a) Liang, G.; Ren, H.; Rao, J. Nat. Chem. 2010, 2, 54. (b) Ren, H.; Xiao, F.; Zhan, K.; Kim, Y.-P.; Xie, H.; Xia, Z.; Rao, J. Angew.Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9658.

9. Ilya A. Osterman; Alexey V. Ustinov; Denis V. Evdokimov; Vladimir A. Korshun; Petr V. Sergiev; Marina V. Serebryakova; Irina A. Demina; Maria A. Galyamina; Vadim M. Govorun; Olga A. Dontsova (January 2013). "A nascent proteome study combining click chemistry with 2DE" (PDF). Proteomics. 13 (1): 17–21. https://doi.org/10.1002/pmic.201200393

10. Michael Floros; Alcides Leão; Suresh Narine (2014). "Vegetable Oil Derived Solvent, and Catalyst Free "Click Chemistry" Thermoplastic Polytriazoles". BioMed Research International. 2014: 1–14. https://doi.org/10.1155/2014/792901

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