真核细胞生物体中，像是信号转导、酶的活性和转录等过程，都受到蛋白质转译后修饰（PTM）的严格调控。因此，开发出在细胞内选择性安装 PTM 的方法，是研究其功能作用不可或缺的工具。目前已知的方法包括分裂内含肽连接、遗传密码扩展、dCas9-writer 融合蛋白和非生物催化等。其中，非生物催化不需要基因操作，将能最广泛提供对非天然 PTM 的各种修饰应用，而这也是化学方法的一大挑战。
图片来源：J. Am. Chem.Soc.
最近，东京大学的Motomu Kanai教授课题组在J. Am. Chem. Soc.上报道了一种硼酸盐辅助异羟肟酸（BAHA）的催化剂体系。该体系包含了蛋白质配体、异羟酸路易斯碱和二醇等组分。当其通过与含硼酸的酰基供体配合使用，这个催化剂即可利用局部摩尔浓度效应，促进酰基转移到目标的赖氨酸残基。
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该催化剂系统采用微摩尔试剂浓度，并提供最小的脱靶蛋白质反应性。此外，他们发现，BAHA对谷胱甘肽具有抗性，这也是特别重要的一个部分。因为谷胱甘肽这种代谢物会阻碍许多在活细胞内进行的非生物化学的反应的过程。
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为了展示这种方法，他们也实现了在以人类细胞内表达的大肠杆菌中的二氢叶酸还原酶中安装了各种酰基的反应，实现了体内催化反应。从这个结果可进一步确立硼酸-二醇络合是一种真正的生物正交反应，且可应用于化学生物学和细胞内催化中。
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参考文献：Live-Cell Protein Modification by Boronate-Assisted Hydroxamic Acid Catalysis
J. Am. Chem. Soc. 2021, jacs.1c07060
原文作者：Christopher Adamson, Hidetoshi Kajino, Shigehiro A. Kawashima,* Kenzo Yamatsugu,* and Motomu Kanai*
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07060?ref=PDF
