DBCO 即二苯并环辛炔,是一种常用的生物正交化学试剂。DBCO 具有双环环辛炔结构,这种刚性的环炔烃结构使其具有较高的反应活性,尤其是能与叠氮基团发生、特异性的反应,同时其结构的稳定性又使得它在生物体系中具有良好的耐受性。DBCO 介导的生物正交反应在蛋白质标记与成像中有应用,以下是一些具体的应用方面:
一、蛋白质特异性标记:
1. 位点特异性标记:通过基因工程等方法,将叠氮基团引入到蛋白质的特定位置,然后利用 DBCO 与叠氮的特异性反应,将各种功能分子如荧光染料、生物素、放射性标记物等连接到蛋白质的特定位点。
2. 选择性标记特定蛋白质:在复杂的生物样品中,针对目标蛋白质进行选择性标记。如利用代谢标记技术,使细胞在代谢过程中将叠氮修饰的氨基酸或糖基等整合到特定蛋白质中,再加入 DBCO 修饰的试剂进行特异性标记。
二、蛋白质成像:
1. 细胞内蛋白质成像:标记有 DBCO 的荧光探针与细胞内含有叠氮基团的蛋白质反应后,可通过荧光显微镜等成像技术观察蛋白质在细胞内的分布、转运和动态变化。例如研究蛋白质在细胞周期中的定位变化,或在细胞受到刺激后特定蛋白质的重新分布等。
2. 组织和活体成像:在组织切片或活体动物中,实现对特定蛋白质的成像。如将 DBCO 修饰的近红外荧光染料与叠氮标记的蛋白质在体内发生反应,利用近红外成像技术可以对深部组织中的蛋白质进行成像,用于研究模型中蛋白质的表达和分布情况,为判断和Treatment 提供依据。
三、蛋白质相互作用研究:
1. 验证蛋白质-蛋白质相互作用:将 DBCO 和叠氮基团分别标记在两个可能相互作用的蛋白质上,当它们在细胞内或体外发生相互作用时,DBCO 与叠氮的反应会将两个蛋白质连接在一起,通过后续的检测方法如免疫共沉淀、凝胶电泳等可以验证它们的相互作用。
2. 筛选蛋白质相互作用靶点:在蛋白质组水平上,利用 DBCO 介导的反应进行蛋白质相互作用的筛选。将 DBCO 标记的蛋白质作为诱饵,与含有叠氮基团的蛋白质库进行反应,然后通过亲和纯化和质谱分析等技术,鉴定与诱饵蛋白相互作用的蛋白质靶点。
四、蛋白质功能研究:
1. 蛋白质活性调控:通过 DBCO 介导的反应,将一些具有调控功能的分子如酶抑制剂、激活剂等连接到蛋白质上,从而影响蛋白质的活性,研究其对蛋白质功能的影响。例如将 DBCO 修饰的小分子抑制剂连接到特定酶蛋白上,观察酶活性的变化以及对相关代谢途径的影响。
2. 蛋白质构象变化研究:标记在蛋白质上的 DBCO 及其连接的荧光分子等可以作为探针,通过荧光共振能量转移(FRET)等技术监测蛋白质在不同条件下的构象变化。当蛋白质构象发生改变时,标记位点之间的距离和相对位置发生变化,导致 FRET 效率改变,从而反映蛋白质的构象动态。