多肽是一類非常重要的生物分子，涉及神經(jīng)、激素、生殖以及細胞生長的各個領(lǐng)域，在生命系統(tǒng)里起到了不可或缺的作用。多種天然或者人工合成的多肽已經(jīng)成功用于腫瘤、心血管疾病以及代謝疾病的臨床治療，并且在未來新藥研發(fā)領(lǐng)域?qū)⑹且粋€非常重要的發(fā)展方向。通過化學后期修飾的方法對多肽上氨基酸進行定點選擇性修飾，可以簡化合成步驟，更有效合成活性多肽類似物。目前對于氨基酸殘基選擇性修飾的方法局限于親核性基團，比如半胱氨酸和賴氨酸。突破這類反應的局限性將大大擴展多肽選擇性官能化的手段。然而，相對已經(jīng)發(fā)展比較成熟的小分子C-H鍵官能化反應，由于多肽序列中各類官能團對反應的干擾，其C-H鍵官能團化仍然處于起步階段。

側(cè)鏈為咪唑環(huán)的組氨酸（His），在一些蛋白質(zhì)（如亞鐵血紅素、水解酶）功能，包括與金屬離子配位、氫鍵給體/受體、質(zhì)子穿梭和親核催化等方面都具有不可替代的作用。由于組氨酸對多肽功能重要性以及低豐度（約2.2%）的特點，使其成為多肽氨基酸殘基選擇性修飾的一類重要位點。然而，同半胱氨酸和賴氨酸相比，組氨酸親核性更弱，而且也缺少其它獨特的性質(zhì)，使得對蛋白質(zhì)或多肽序列中組氨酸位點進行選擇性修飾變得異常困難，也是蛋白質(zhì)和多肽選擇性修飾中一個艱巨的挑戰(zhàn)。

上海交通大學王平和南開大學陳弓團隊合作報道了在光反應條件下，基于經(jīng)典的Minisci反應進行選擇性修飾多肽序列中組氨酸方法，構(gòu)建了一系列重要的多肽藥物庫。該研究成果以全文在線發(fā)表于2019年10月21日《美國化學會志》（JACS）。

王平、陳弓團隊發(fā)現(xiàn)Hantzsch ester（1，4-二氫吡啶衍生物，DHP-R）作為烷基自由基前體，在可見光、35 oC條件下，可以直接對復雜多肽序列中組氨酸咪唑環(huán)的C2位進行高選擇性C-H官能團化修飾。該方法對不同的DHP(a-r)自由基前體都有很好的兼容性，同時實現(xiàn)了沙拉新、血管緊張素II、亮丙瑞林、戈那瑞林、替可克肽、腸促胰液素、艾塞那肽、利西拉來、泛素、布美諾泰以及博來霉素等數(shù)十個復雜多肽藥物的后期修飾，體現(xiàn)了極高的應用價值。目前尚無其他方法可以實現(xiàn)對這些復雜多肽的定點修飾。同時，金剛烷自由基前體與這些多肽反應能夠以定量的收率得到產(chǎn)物，實現(xiàn)了對多肽組氨酸的高效修飾和標記。

基于對官能團的兼容性和引入官能團的便捷性，該方法對后續(xù)多肽或蛋白的進一步修飾和改性有重要的作用，比如可以通過引入炔基或疊氮官能團，利用點擊化學反應來實現(xiàn)抗體藥物偶聯(lián)（ADC）和蛋白熒光標記，為多肽或蛋白的應用提供了更大的空間。

最后，作者對反應機理作出如下推斷。在可見光照射下，底物DHP-R吸收光子后被激發(fā)，進而發(fā)生C-C鍵的均裂，生成烷基自由基R?和DHP自由基中間體A。A可通過與DHP-R的另一分子進行單電子轉(zhuǎn)移（SET）或質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移（PCET）的方式被氧化，形成陽離子B和自由基C。B失去氫后得到芳構(gòu)化吡啶產(chǎn)物。親核性的烷基自由基R?與酸活化的His底物E反應得到自由基陽離子中間體F。后者經(jīng)過氫轉(zhuǎn)移（HAT）或單電子轉(zhuǎn)移/質(zhì)子轉(zhuǎn)移（SET/H+）被氧化，得到最終的烷基化產(chǎn)物G和四氫吡啶D?；谏鲜鐾茢啵髡哒J為DHP-R在對 His的C-H烷基化反應中同時充當R?供體和氧化劑（作為電子或氫原子的受體）。

總結(jié)

上海交通大學王平、南開大學陳弓課題組基于經(jīng)典的Minisci反應，首次實現(xiàn)了多肽或蛋白序列中組氨酸殘基咪唑環(huán)C2位的選擇性修飾，該方法選擇性高，條件溫和。機理研究發(fā)現(xiàn)DHP在光反應條件下同時作為自由基前體以及氧化劑存在。該反應是多肽組氨酸修飾的重要突破，有望在多肽藥物、生物標記等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

寫到最后：

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