JACS| 二硫键生物偶联2.0！蛋白质任意位点精准修饰

在生物医学研究和药物开发领域，蛋白质的定点修饰是一项核心技术。它就像给蛋白质装上 “精准导航”，让其在诊断、治疗等场景中发挥定向作用。然而，传统的二硫键生物偶联技术一直受限于反应速度慢、产率低、稳定性不足等问题，且只能作用于含天然二硫键或经改造引入二硫键的蛋白质，大大限制了其应用范围。近日，发表在（JACS）上的一项研究提出了 StapleAld 和 LAP-StapleAld 两项创新技术，成功攻克了这些难题，为蛋白质生物偶联领域带来了革命性突破。

二硫键作为蛋白质中常见的结构单元，本是生物偶联的理想靶点，但传统技术却难以充分利用：

• 现有二硫键再桥联试剂要么反应动力学缓慢，需要数小时甚至数十小时才能完成反应；

• 要么产物在谷胱甘肽等生物环境中稳定性差，无法满足实际应用需求。

• 对于缺乏天然胱氨酸二硫键的蛋白质，需通过引入非天然半胱氨酸来构建二硫键，这极易导致蛋白质错误折叠，丧失原有功能。

这些痛点长期制约着二硫键生物偶联技术的发展与应用。针对这些问题，研究团队开发的 StapleAld 技术展现出独特优势。该技术采用2-甲酰烯丙基羧酸盐作为二硫键再桥联试剂，不仅显著提升了反应的亲电性，还引入了醛基标签，为后续修饰提供了便利。

与传统试剂相比：

• StapleAld 试剂反应速度极快，在生理条件下几分钟内即可实现定量转化，30 分钟内就能完成蛋白质的二硫键再桥联，产率高达 90%以上

• 其产物在含谷胱甘肽的生理环境中能稳定存在 74 小时以上，彻底解决了传统偶联物稳定性不足的问题。

为了进一步扩大应用范围，研究团队将 StapleAld 技术与 LAP 标签技术相结合，开发出 LAP-StapleAld 技术。该技术通过脂酰化连接酶（LplA）催化，在蛋白质折叠后任意位点定点引入硫辛酸二硫键，完美规避了引入非天然半胱氨酸导致的蛋白质错误折叠问题。无论是蛋白质的末端位点还是内部柔性环区域，LAP-StapleAld 技术都能实现精准修饰，且不影响蛋白质的天然结构和功能。例如，在对增强型绿色荧光蛋白（eGFP）进行修饰时，其荧光特性全程保持不变，充分证明了该技术的温和性与特异性。

在实际应用测试中，这两项技术表现出广泛的适用性和优异的性能。在 cyclic 肽修饰方面，StapleAld 技术仅用 20 分钟就实现了生长抑素和血管加压素的高效偶联，产率分别达到99%和95%，远超传统烯丙基砜试剂不到 50% 的产率。在蛋白质修饰中，对溶菌酶、麦芽糖结合蛋白、治疗性抗体曲妥珠单抗等多种蛋白质的修饰均取得成功。其中，曲妥珠单抗经修饰后，仍能特异性结合 HER2 受体，在活细胞成像实验中展现出清晰的靶向荧光信号，为抗体药物偶联物（ADC）的开发提供了新方案。

更值得关注的是，LAP-StapleAld 技术在含天然二硫键的蛋白质修饰中同样表现出色。对含天然埋藏二硫键的维生素 B12 结合蛋白 BtuF 进行修饰时，该技术能够精准识别人工引入的硫辛酸二硫键，实现定点修饰，而不影响蛋白质的天然二硫键和结合功能。这一特性使其在复杂蛋白质修饰中具有独特优势，进一步拓展了技术的应用边界。

StapleAld 和 LAP-StapleAld 技术的出现，不仅解决了传统二硫键生物偶联技术的诸多痛点，还极大地拓展了蛋白质定点修饰的应用范围。它们操作简便、反应快速、产率高、稳定性好，且具有位点通用性，为生物医学研究提供了强大的工具。在基础研究领域，可用于荧光标记、亲和标签引入等，助力蛋白质相互作用研究；在应用研究领域，有望加速抗体药物偶联物、诊断探针、蛋白质疗法等产品的开发进程。

参考文献：

Shaikh DS, Rajput S, Kalia D. Rapid and High-Yielding Disulfide Bioconjugation at Any Desired Site in Proteins. J Am Chem Soc. 2026 Jan 22.

识别微信二维码，添加抗体圈小编，符合条件者即可加入

抗体圈微信群！

请注明：姓名+研究方向！

本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观不本站。