近日，中国科学院上海药物研究所黄蔚课题组基于糖底物的反应特性，实现了生物分子N端色氨酸选择性的糖修饰，为均一糖偶联物的构建提供了一种高效的方法，同时也为生物分子的结构和功能调控提供了一种可行的途径。相关研究发表于《德国应用化学》。

糖类在众多基础生命活动中均扮演着重要角色，揭示其在生物学中的作用以及与疾病发生的关系并进行干预，是近年研究热点。利用化学手段对天然来源的糖类进行编辑，不仅可以得到更均一的结构，同时可以大大拓展其多样性，从而促进相关领域的发展。

基于C6-氧化的糖底物独特的反应特性，研究团队发展了一类生物分子N端色氨酸选择性的糖修饰策略，解决了传统Pictet-Spengler反应在生物偶联中效率低下的难题，首次实现了蛋白N端色氨酸选择性定点修饰，构建了一系列结构均一且连接稳定的糖偶联物。

基于糖促进的Pictet-Spengler反应的糖修饰策略 图片来源于《德国应用化学》

该策略反应条件温和且无需催化剂，在中性的缓冲液中即可高效地得到单一的反应产物。标准条件下，不同类型的单糖、二糖，以及来源于唾液酸糖肽（SGP）的复杂寡糖SCT，均可高效地与N-端色氨酸底物进行生物偶联反应。同时，利用醛基糖探针，可以快速地在预装N-端色氨酸的生物分子（多肽、蛋白）中引入糖片段，得到结构均一的糖修饰产物。 

这一基于糖的Pictet-Spengler反应也可以应用于糖肽、糖蛋白（抗体）的糖基位点的特异性修饰，通过偶联细胞毒药物MMAE，即可制备糖位点特异性的抗体药物偶联物（ADC）。体外活性评价显示，制备的ADC化合物相比MMAE，具有优秀的HER2选择性杀伤作用。此外，该反应也可以用于活细胞标记，较经典的羟胺标记法，该方法具有同等的标记效率且无需苯胺催化，形成的化学结构更稳定，更利于后续生物学研究。 

对照实验结果表明，醛基α-位的氧原子结构以及N-端色氨酸的吲哚N-H结构是反应能够顺利发生的关键因素。动力学同位素效应实验表明，反应过程中吲哚环的重新芳构化可能是反应的决速步。进一步，离散傅里叶变换计算表明，醛基α-位氧原子与吲哚N-H之间形成氢键作用可以降低决速步的反应能垒。 

相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202401394