J. Am. Chem. Soc. | 活细胞中基于配体导向光催化剂的红光脱笼技术

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分享一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章：Ligand-Directed Photocatalysts and Far-Red Light Enable Catalytic Bioorthogonal Uncaging inside Live Cells，通讯作者是来自特拉华大学的Joseph M. Fox教授，该课题组的研究兴趣是为化学生物学设计新反应。


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酶在亚细胞器的定位和调控是许多生物过程的基础。模拟自然界控制亚细胞器中催化反应的能力是化学生物学领域面临的一个重要挑战，而目前成功的例子包括抗体-酶缀合物、过渡金属催化、光化学开关等等。基于四嗪-反式环辛烯的“点击释放化学”在生物活性小分子的时间控制释放中得到了广泛应用；芳基乙烯醚与四嗪的联用可用于释放酚和醇，虽然这种方法合成简单，但速度却比反式环辛烯慢。因此，本文作者利用“光催化活化生物正交化学”，引入亚细胞定位的光催化剂来启动上述反应，开发了一种新型光脱笼技术。
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作者开发的光催化诱导脱笼反应是基于二氢四嗪（DHTz）-四嗪的氧化还原反应。DHTz-乙烯醚（化合物A）可以被氧化形成四嗪的形式（化合物B），该氧化反应是通过长波长光催化来启动的，作者使用的光催化剂的基本单元是Silarhodamine（SiR），该motif具有高细胞相容性，常应用于生物荧光探针中，例如常用的细胞核染料Hoechst（SiR-H）和微管染料docetaxel（SiR-T），它们的设计思路分别是将亚细胞器定位基团和SiR偶联。随后化合物B发生分子内的Diels–Alder [4+2]环加成反应生成化合物C，最终发生消除产生苯酚。
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在构建好此光脱笼体系后，作者利用微管解聚剂n-CA4作为概念验证。作者合成了caged n-CA4，发现在核定位的SiR-H和光照后，释放活性的n-CA4，使细胞面积减少。微管定位的SiR-T既可以作为光催化剂启动脱笼反应，又可以实现亚细胞器的定位和成像。细胞实验结果表明，细胞经过光催化剂孵育、caged n-CA4处理、光照之后，45 min后出现了明显的微管解聚。
综上，本文作者开发了一种基于光催化的红光脱笼技术，用于在活细胞中激活前体分子。


本文作者：MB

责任编辑：TZY

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c10655

文章引用：DOI：10.1021/jacs.2c10655

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