DBCO 即二苯并环辛炔,Dibenzocyclooctyne,是一种常用的生物正交化学试剂,在生物医学等领域有着应用。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 - PEG 共轭物在改善生物分子稳定性方面发挥着重要作用,以下是相关的研究内容:
一、改善稳定性的作用机制:
1. 空间位阻效应:PEG 链具有一定的长度和空间体积,连接到生物分子上后,会在生物分子周围形成空间屏障。这可以阻止生物分子之间的相互靠近和聚集,减少因分子间相互作用导致的聚集沉淀现象,从而提高生物分子在溶液中的稳定性。例如,在蛋白质溶液中,DBCO - PEG 共轭物修饰后的蛋白质,其分子间的聚集被 PEG 链所阻隔,降低了蛋白质形成不溶性聚集体的可能性。
2. 亲水性保护:PEG 是亲水性的聚合物,能与水分子形成氢键。DBCO - PEG 共轭物中的 PEG 部分可以在生物分子表面形成一层亲水的“外壳”,使生物分子更易溶于水,减少其与周围疏水性物质的相互作用,避免因疏水作用导致的生物分子结构改变和失活。以核酸分子为例,PEG 的亲水性可保护核酸免受水环境中各种因素的影响,防止其降解。
3. 减少酶解和免疫识别:生物体内的酶和免疫系统可能会识别并作用于外来的生物分子,导致其降解或被清除。DBCO - PEG 共轭物中的 PEG 链可以遮盖生物分子表面的一些抗原决定簇或酶作用位点,减少生物分子被酶识别和降解的机会,同时也降低了免疫系统对其的识别和攻击,提高了生物分子的稳定性和循环时间。比如在蛋白质化合物中,PEG 化修饰可以减少蛋白酶对蛋白质的水解,延长其在体内的半衰期。
二、对不同生物分子稳定性的改善效果:
1. 蛋白质:许多蛋白质在体外或体内环境中容易发生变性、聚集或被降解。DBCO - PEG 共轭物与蛋白质结合后,能明显提高蛋白质的稳定性。如在一些酶蛋白的研究中,经过 DBCO - PEG 修饰后,酶在不同 pH 值、温度和盐浓度等条件下的稳定性明显增强,活性保持时间延长。此外,对于一些易被氧化的蛋白质,PEG 的修饰还可以减少氧化反应对蛋白质结构和功能的影响。
2. 核酸:核酸(如 DNA、RNA)在生物体内外容易受到核酸酶的降解以及化学环境的影响而发生结构破坏。DBCO - PEG 共轭物可以通过与核酸分子的特定基团结合,为核酸提供保护。
3. 多肽:多肽类物质通常稳定性较差,容易发生降解或聚集。DBCO - PEG 共轭物与多肽结合后,可改善多肽的稳定性。一方面,PEG 链的空间位阻和保护作用减少了多肽分子间的相互作用和聚集;另一方面,也降低了多肽被蛋白酶水解的敏感性。例如,一些具有生物活性的多肽在经过 DBCO - PEG 修饰后,在体内外的稳定性明显提高,有利于其作为化合物或诊断试剂的应用。