杨正瓴
[打听,笔记,优先权] 什么是“生物正交化学 bioorthogonal chemistry”? (关联:“自然运算”)
2025-6-10 22:46
阅读:164

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[打听,笔记,优先权] 什么是“生物正交化学 bioorthogonal chemistry”? (关联:“自然运算”)

                                     

                                

一、复习:点击化学 Click Chemistry,咔哒化学

   “点击化学 Click Chemistry,咔哒化学”,来自 Sharpless 妻子简·杜塞(Jan Dueser)引用的引用了一个美国俗语“click it or ticket”(不系安全带就吃罚单)。所以“click”其实指的是扣安全带,形容反应像扣安全带一样简单高效,“喀哒”扣起来即可实现。

   “点击化学 Click Chemistry,咔哒化学”的工作,建立在严格的实验标准上:

   反应必须是模块化,应用范围广泛

   具有非常高的产量

   仅生成无害的副产品

   反应有很强的立体选择性

   反应条件简单(理想情况下,应该对氧气和水不敏感)

   原料和试剂易于获得

   不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水),且容易移除

   可简单分离,或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法,且产物在生理条件下稳定

   反应需高热力学驱动力(>84kJ/mol)

   符合原子经济

                                     

二、生物正交化学 bioorthogonal chemistry

2.1  Bertozzi开发出的“生物正交化学”方法

   让两个小分子在活细胞环境中相互作用,形成反应类型单一但彼此相连的共价键。然后如同“桥梁”一般,其中一个小分子通过代谢标记法与靶点糖分子整合,而另一个则与化学标记物结合。

   在整个过程中,小分子以及靶点大分子的整合借助生物体内已有的生化反应,却不会影响反应本身。

                                   

2.2  “生物正交化学”的进一步的解释

   目的是为了追踪生命的精细变化,为精准药物更好的服务。

                                     

   追踪生命的精细变化的一种方法是示踪法:就是追踪某一个成分的活动过程。

   第一代示踪法叫同位素标记,可以追踪总蛋白质和核酸。

   第二代示踪法之一:荧光蛋白标记,追踪蛋白。第二代代示踪法之二:单分子荧光成像。

                                     

   生物正交化学,基本上也属于第二代示踪技术之一。但是,该技术可以示踪的东西更小。

                                     

生物正交化学 1666132856355.jpg

图1  生物正交化学 1666132856355.jpg

https://pqnoss.kepuchina.cn/kepuyun/2022/10/20/07/1666132856355.png

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=372082

                                     

   生物正交化学不只是示踪,既然是开关,那就意味着,这能够对分子进行直接影响,于是不仅可以用于追踪,还能直接触发反应,而这,就是精准药物的前提。

                                            

三、优先权“光点击化学 photoclick chemistry”、“生物正交化学 bioorthogonal chemistry”,和“自然运算”也太像了

   从“信息”的角度,重新看待“光点击化学”、“生物正交化学”一下吧!这类化学过程,就是一类“信息处理”的具体实现吧!

   “小分子”们是“输入量”,经过“click”运算后,形成的“大分子/结构”,就是“运算的结果/输出”。

                                          

       

参考资料:

[1] 科普中国,2022-10-18,为什么诺贝尔化学奖授予“生物正交化学”?

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=372082

[2] 科普中国,2022-10-05,什么是点击化学?什么是生物正交化学?2022年化学诺奖速解!

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=125523

[3] 科普中国,2022-10-08,诺奖问答丨2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学,有哪些信息值得关注?

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=126116

[4] 科普中国,2022-10-13,生物正交化学喜获诺奖,它的背后竟是一篇大女主励志爽文

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=367817

[5] 科普中国,2022-10-12,点击一下 ,获取今年诺奖点击化学的知识点!

https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&ar_id=330895

[6] 张昊,2022-10-06 13:25:57,解读2022诺贝尔化学奖:10分钟科普“点击化学”与“正交化学”

https://www.bilibili.com/video/BV1XG4y1W7qv/?vd_source=e95230c5ea5cb7f8d64c45d385caf46d

[7] Kaitlin M. Hartung, Ellen M. Sletten. Bioorthogonal chemistry: Bridging chemistry, biology, and medicine [J]. CHEMm 2023, 9(8): 2095-2109

doi:  10.1016/j.chempr.2023.05.016

https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2451-9294%2823%2900248-6

https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(23)00248-6

[8] Dominik Schauenburg, Tanja Weil. Not So Bioorthogonal Chemistry [J]. Journal of the American Chemical Society, 2025, 147(10): 8049-8062

doi:  10.1021/jacs.4c15986

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c15986

[9] Nobel Prize in Chemistry 2022

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2022/summary/

[10] Carolyn R. Bertozzi, Nobel Prize in Chemistry 2022

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2022/bertozzi/facts/

https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2022/summary/

               

相关链接:

[1] 2025-05-27 22:10,[打听,笔记] 什么是“Click Chemistry 点击化学,咔哒化学”? (关联:“自然运算”)

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1487470.html

[2] 2024-09-01 22:20,[小资料,笔记,科普] 诺贝尔化学奖两次得主:卡尔·巴里·夏普利斯(Karl Barry Sharpless),天津大学名誉教授

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1449160.html

[3] 2023-12-26 22:56,[优先权?] “自然运算”原理示意图(草图,2023-12-20 绘制)

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1415467.html

[4] 2024-01-05 22:52,[笔记,请教,原创] “自然运算”信息设备的一般理论模式

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1416810.html

[5] 2023-12-27 22:43,[笔记,请教,原创] “自然运算”有什么创新?

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1415592.html

[6] 2024-06-26 22:49,[自然运算] 感谢《科学智慧火花》给贴出:用光做“算术加法”和“逻辑与”运算、用“压电效应”做数学运算 2 文

https://blog.sciencenet.cn/blog-107667-1439870.html

                  

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