Селеноорганический реагент помог селективно модифицировать белки

Селективно модифицировать остатки тирозина в белках можно с помощью селеноорганического реагента, который недавно предложили немецкие химики в своей статье, опубликованной в Nature Chemistry. Этот реагент присоединялся к бензольному кольцу тирозина, а полученный продукт химики вводили в фотохимические превращения. Другие аминокислотные остатки при этом в реакцию не вступали.

Чтобы изучать белки, в них часто приходится вводить какие-то функциональные фрагменты — например, флуоресцентные или изотопные метки. С помощью них можно затем выяснить, насколько белок хорошо связывается с другими соединениями, насколько он стабилен, какова его функция в живом организме, и так далее. Но модифицировать белок селективно очень сложно. Во-первых, каждый белок построен из сотен аминокислотных остатков с разными функциональными группами, а в реакцию должна вступить только одна из них. Во-вторых, белки не растворяются в органических растворителях и часто не выдерживают нагревания.

Преодолеть эти трудности недавно смогли химики под руководством Тобиаса Риттера (Tobias Ritter) из Института исследования угля Общества Макса Планка. Их идея была в том, чтобы модифицировать остатки тирозина с помощью реакции электрофильного замещения. Для этого они смешивали селеноксиды, способные замещать атомы водорода в ароматических кольцах, с производным тирозина в воде.

Один из испробованных реагентов сработал: аналог тирозина превратился в в слабокислой среде (pH = 3) с выходом 88 процентов. И далее химики показали, что селеносодержащую группу в продукте реакции можно заменить на иод, бром, хлор, гидроксильную группу или другие, более сложные функциональные группы при облучении видимым светом.

Затем ученые выяснили, что с помощью открытого ими реагента можно селективно модифицировать пептиды и даже белки. Например, они получили иодпроизводное окситоцина и инсулина и бромпроизводное убиквитина с выходами более 50 процентов. Причем другие аминокислотные остатки — даже реакционноспособные метионин и триптофан — не вступали в реакцию.

Так химики разработали первый метод селективной модификации остатков тирозина в белках. Правда, как отмечают авторы статьи, у него все еще много недостатков. В частности, далеко не все белки могут выдержать кислую среду, в которой авторы проводили свои реакции.

Недавно мы рассказывали о том, как химики смоделировали и получили белки, способные переходить из одной конформации в другую при повышении концентрации ионов кальция.