生物兼容性化学反应在识别蛋白质氧化性修饰中的应用

摘要

生物体系中的活性氧（ROS）和活性氮（RNS）是不可避免的代谢产物，具有较高的反应活性，能够对蛋白质发生氧化性修饰。其中蛋白质巯基可以被氧化形成二硫键（RS-SR'）、亚硝基硫醇（RS-NO）和次磺酸（RSOH）等，这些都属于可逆性氧化修饰，可以重新被还原成巯基。ROS/RNS对生物巯基的可逆性修饰构成了氧化还原调节的化学基础。除了巯基以外，蛋白质酪氨酸残基也可以被RNS氧化修饰成3-硝基酪氨酸（3-NT），3-NT已经发展成为生物体内活性氮的生物标志物。此外，这种修饰目前已经被确认为与阿尔兹海默症、帕金森综合征等一些神经退行性疾病有关。本论文的研究工作是基于生物兼容性的化学反应来标记识别蛋白质的氧化性修饰，开展了以下工作：（1）利用生物巯基的亲核性，设计合成了探针分子来检测生物巯基及蛋白质巯基的氧化性修饰；（2）发展了两种方法来标记蛋白质酪氨酸残基的硝基化，实现对蛋白质3-NT残基的选择性识别。主要内容包扩以下几章：
　　第一章：简单介绍了一些利用生物兼容性化学反应来对蛋白质进行化学修饰的工作，接着概述了生物体内 ROS和 RNS的产生以及对蛋白质的氧化性修饰，最后对检测识别生物巯基和蛋白质酪氨酸残基硝基化的方法进行概述。
　　第二章：基于生物巯基的芳香环亲核取代反应，设计合成了一系列萘酰亚胺衍生物，筛选出其中响应效果最好的化合物 MSBN。MSBN可以用于检测识别体外及细胞内的生物巯基和蛋白质巯基可逆性氧化修饰，并且在 MSBN上接入质量标签后实现对硫氧还蛋白的氧化还原态的检测。
　　第三章：通过将3-NT转换为3-氨基酪氨酸，然后在六氰合铁酸钾的氧化作用下，3-氨基酪氨酸可以与苯胺发生氧化偶联反应。基于这个模型反应，我们设计合成了带分子标签的对甲基苯胺衍生物RB-aniline和Biotin-aniline，用这两个分子成功标记识别了蛋白质酪氨酸残基的硝基化，同时实现对复杂的生物体系中蛋白3-NT残基的检测。
　　第四章：对第三章的检测识别蛋白质酪氨酸残基硝基化的方法进行改进，将3-NT转化为3-叠氮基酪氨酸后，发展了一种基于Click反应识别蛋白质酪氨酸残基硝基化的方法，选用其中的环张力促进的叠氮基-炔基环加成反应（SPAAC），避免了 Cu(I)的使用，减少毒性提高反应产率，设计合成了带有荧光团的化合物RB-DIBO，运用RB-DIBO成功的标记识别了蛋白质酪氨酸残基硝基化。

目录

声明

缩略语表

第一章 文献综述

1.1 引言

1.2蛋白质的化学修饰的研究进展

1.3 活性氧（ROS）、活性氮（RNS）的形成及对蛋白质的氧化性修饰

1.4 对蛋白质巯基、蛋白质酪氨酸硝基化识别的研究进展

1.5 本论文的研究工作

参考文献

第二章：基于萘酰亚胺母体结构设计的探针通过芳香环亲核取代对巯基的识别以及对蛋白质巯基氧化性修饰的检测

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结和讨论

参考文献

第三章：基于氧化偶联反应来检测识别蛋白质酪氨酸残基的硝基化

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结和讨论

参考文献

第四章：基于Click反应来检测识别蛋白质酪氨酸残基的硝基化

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结和讨论

参考文献

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录部分化合物谱图

在学期间的研究成果

致谢