Onderzoekers hebben een nieuw nabijheidslabelsysteem op nanometerschaal ontwikkeld dat histidineresiduen snel aanpakt, het verstrekken van een nieuw chemisch hulpmiddel in de chemische modificatie van eiwitten.

De resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society op 27 april 2021.

Eiwit chemische modificatie, een technologie die functies introduceert in de chemische structuur van eiwitten door onomkeerbare sterke bindingen, wordt gebruikt voor het maken van op eiwitten gebaseerde biomaterialen en voor medicijnafgiftesystemen.

Om een ​​wijziging door te voeren, eiwitlabeling is noodzakelijk. Proximity labeling is een van die technieken. Het labelt biomoleculen die zich dicht bij een van belang zijnd eiwit bevinden en die vervolgens ook kunnen worden gemarkeerd en geanalyseerd.

Echter, er zijn slechts een paar chemische reacties die kunnen worden toegepast op chemische modificatiemethoden voor eiwitten. Bovendien, er zijn zeer weinig meldingen geweest over de selectieve modificatie van histidineresiduen.

In eerdere elektrofiele benaderingen, de zwakke nucleofiele aard van histidineresiduen resulteert in een lage selectiviteit voor andere nucleofiele aminozuren.

Een gasvormige anorganische chemische stof die bekend staat als singlet-zuurstof hielp deze barrière te overwinnen. Singlet-zuurstof is een zeer reactieve chemische soort met een levensduur op microsecondeschaal en diffusieafstanden op nanometerschaal.

De onderzoeksgroep gebruikte nucleofielen om de elektrofiele tussenproducten te vangen die worden geproduceerd door de reactie van singlet-zuurstof met histidine-residuen. De hoge reactiviteit van singletzuurstof leidde tot een snelle en volledige reactie.

Conventionele histidine-labelingsmethoden nemen enkele uren in beslag om de histidine-residuen van eiwitten chemisch te modificeren. Nog, deze methode wijzigde de histidineresiduen in slechts enkele minuten door bestraling met zichtbaar licht van de fotokatalysator onder fysiologische pH-omstandigheden.

Corresponderende auteur Dr. Shinichi Sato van het Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences aan de Tohoku University zegt dat hun ontdekking de deur heeft geopend voor eiwitanalyse-onderzoek met behulp van singlet-zuurstof. "Het gebruik van conventionele singlet-zuurstofproductiemethoden kan zich mogelijk ontwikkelen tot een technologie die onontgonnen intracellulaire signaaltransductie en eiwit-eiwitinteracties opheldert."