小分子交聯劑對于探測生物分子間的相互作用和在處理大型蛋白復合物和內在無序蛋白時的交聯質譜(CXMS)是非常寶貴的。現有的化學交聯劑只針對一小部分氨基酸殘基,限制了交聯的數量和類型,而傳統的光交聯劑幾乎不選擇性地針對所有殘基,使數據分析變得復雜。
設計合成了基于光保護的喹酮甲基化(PQM)的一系列交聯劑,能夠通過的Michael加成靶向9個親核殘基。除了Asp、Glu、Lys、Ser、Thr和Tyr外,PQM交聯劑還**地交聯了Gln、Arg和Asn,**,這些化學交聯劑還不能作為靶點,用單一交聯劑**地增加了靶點殘基的數量。
設計了一種含NHS酯基和光保護ortho-QM(o-QM)的雙功能交聯劑NHQM。鄰硝基芐基在酚羥基上的鄰位甲基上連接了兩個氟原子,當加入到蛋白中時,NHS會很快和暴露的Lys殘基反應,將光保護的o-QM放置在相互作用蛋白的殘基旁邊,o-硝基芐基在紫外線照射下被清除,生成o-QM,并與附近的親核側鏈發生交聯。
為了增加交聯劑的靈活性,還合成了NHQM3C,在NHQM的spacer 中添加了三個亞甲基。實驗結果表明,NHQM和NHQM3C用小分子交聯劑將自然殘基的靶標庫擴大到9個親核殘基。為了使細胞內**的交聯成為可能,還設計了一個具有同功能的交聯劑HoQM,在兩端都采用了光保護的o-QM。將NHS酯替換為光保護的QM可以在光激活前消除交聯劑的化學反應性,從而使其進入細胞而不會引起細胞毒性。此外,兩端的QM可以增加交聯類型的多樣性,因為QM與NHS酯相比會和更多的殘基反應。
與DNA交聯的試劑仍然很少,因為大多數交聯劑的反應更傾向于蛋白-蛋白而不是蛋白-DNA交聯。甲醛是主要的試劑交聯試劑,但只能和在2埃以內的蛋白發生交聯。QM能**地烷基化脫氧核苷,因此,推斷NHQM應該能夠使蛋白質與DNA交聯,實驗證明假設是正確的。
總之,這些PQM交聯劑的光活化和多靶點反應性將大大增強蛋白質-蛋白質、蛋白質- DNA網絡研究和結構生物學研究的化學交聯基礎技術。
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