【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及基于鄰近的標記的系統，尤其涉及組合物和方法，其允許在體內的生物環境的高分辨率標記。
技術介紹
1、蛋白質鄰近標記已成為分析蛋白質相互作用網絡的一種有效方法。通過鄰近標記對相關或旁觀者(bystander)蛋白進行標記的能力對于進一步了解感興趣的蛋白質或生物分子物種的細胞環境和生物學作用具有重要意義。目前的鄰近標記方法都涉及使用基于酶的活性中間體的生成，這些活性中間體通過擴散或物理接觸在幾個選定的氨基酸殘基上標記相鄰的蛋白質。盡管該技術具有變革性影響，但這些活性中間體(如通過過氧化物酶激活的苯氧自由基(t1/2>100μs)或通過生物素連接酶的生物素-amp(t1/2>60s))的固有穩定性可促進遠離其原點的擴散。因此，這些酶生成的活性中間體對在緊密的微環境中進行分析提出了挑戰。此外，酶的大尺寸、標記在某些氨基酸上的依賴性以及無法暫時控制這些標記系統，給在有限的空間區域內進行分析帶來了額外的挑戰。考慮到這些限制，需要基于鄰近的標記的新方法。
技術實現思路
1、在一方面，本文描述了用于提供微環境繪譜平臺(microenvironment?mappingplatform)的組合物和方法，所述微環境繪譜平臺可操作以選擇性地識別各種特征，包括在體內的細胞膜上的蛋白質-蛋白質相互作用。在一些實施例中，組合物包括四吡咯光催化劑和蛋白質標記劑，其中四吡咯光催化劑具有通過能量轉移將蛋白質標記劑活化為活性中間體的電子結構。活性中間體與在活性中間體的擴散半徑內的蛋白質或其他生物
2、如本文所述，四吡咯光催化劑包括金屬中心，該金屬中心可以被置于激發態以通過能量轉移將蛋白質標記劑活化為活性中間體。在一些實施例中，四吡咯光催化劑的激發態可以被還原劑猝滅，從而使金屬中心返回基態。向活性中間體的能量轉移隨后可以從四吡咯光催化劑的基態發生。在一些實施例中，四吡咯光催化劑吸收波長長于600nm或650nm的電磁輻射以實現激發態。例如，四吡咯光催化劑可以吸收波長在650-1100nm范圍內的輻射以實現激發態。使用更長波長的輻射可以使輻射穿透組織，從而使四吡咯光催化劑能夠在各種在體內的環境中與輻射相互作用。從催化劑到蛋白質標記劑的能量轉移可以通過本文進一步所描述的各種機制發生，包括dexter能量轉移或單電子轉移。能量轉移可以從四吡咯光催化劑的激發態或基態發生。
3、在一些實施例中，四吡咯光催化劑包括金屬中心。在一些實施例中，金屬中心可以包括過渡金屬或硅。
4、在另一方面，用于基于鄰近的標記的組合物包括催化劑和蛋白質標記劑，所述蛋白質標記劑選自由噻三唑、亞砜亞胺(sulfoximines)、硫亞胺(sulfilimines)、苯胺、酰基疊氮化物、葉立德(ylides)和重氮化合物組成的組。催化劑具有通過能量轉移將蛋白質標記劑活化為活性中間體的電子結構。如本文所述，活性中間體與在活性中間體的擴散半徑內的蛋白質或其他生物分子發生反應或交聯。催化劑可以包括可操作以將蛋白質標記劑活化為活性中間體的任何催化劑。在一些實施例中，催化劑是本文所詳述的四吡咯光催化劑。
5、在另一方面，本文描述了用于基于鄰近的標記的綴合物。綴合物包括與生物分子結合劑偶聯的催化劑。催化劑可以具有用于向蛋白質標記劑能量轉移以產生如上所描述的活性中間體的電子結構。在一些實施例中，催化劑包括本文所描述的四吡咯光催化劑。在一些實施例中，生物分子結合劑可用于選擇性地將催化劑定位或靶向到特定環境以用于繪譜(mapping)。例如，生物分子結合劑將催化劑定位在所需的細胞環境中，用于鄰近標記和相關分析。如本文所述，細胞環境可以是在體內的。在一些實施例中，生物分子結合劑可以包括蛋白質、多糖、核酸或脂質。在一些情況下，生物分子結合劑可以包括包含蛋白質、多糖、核酸或脂質的多價顯示系統(multivalent?display?system)。此外，生物分子結合劑也可以是對靶蛋白具有特異性結合親和力的小分子配體。
6、在另一方面，本文描述了基于鄰近的標記的方法。基于鄰近的標記的方法包括提供催化劑，并用該催化劑將蛋白質標記劑活化為活性中間體。活性中間體與蛋白質偶聯或結合。在一些實施例中，將催化劑偶聯至生物分子結合劑，以選擇性地將催化劑定位或靶向到特定環境，用于結合蛋白質標記劑進行蛋白質繪譜。催化劑、綴合物和蛋白質標記劑可以具有如上所述以及以下詳細描述和附于此的附錄中的組成和/或性質，包括四吡咯光催化劑。
7、在以下詳細描述中進一步描述這些和其他實施例。
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1.一種用于基于鄰近的標記的組合物，其包括：
2.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長大于600nm的電磁輻射。
3.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長在600nm至1100nm范圍內的電磁輻射。
4.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體與蛋白質交聯。
5.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體插入蛋白質的C-H鍵中。
6.根據權利要求1所述的組合物，其中所述蛋白質標記劑包括疊氮化物、雙吖丙啶、苯酚、噻三唑、硫亞胺、亞砜亞胺、葉立德、重氮化物、苯胺、或其混合物。
7.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體是胺基自由基。
8.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑包括過渡金屬中心。
9.根據權利要求1所述的組合物，其中四吡咯光催化劑包括準金屬中心。
10.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體在水性或基于水性的環境中猝滅之前具有小于10nm的擴散半徑。
11.根據權利要求1
12.根據權利要求1所述的組合物，其中所述能量轉移是單電子轉移。
13.根據權利要求1所述的組合物，其中所述能量轉移來自所述四吡咯光催化劑的基態。
14.根據權利要求13所述的組合物，其中所述基態由所述四吡咯光催化劑的還原激發態形成。
15.根據權利要求1所述的組合物，其中生物分子結合劑偶聯至所述四吡咯光催化劑。
16.根據權利要求1所述的組合物，其中所述生物分子結合劑包括蛋白質、多糖、核酸或脂質。
17.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑可溶于水或水性溶液。
18.一種綴合物，其包括：
19.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述生物分子結合劑包括蛋白質、多糖、核酸或脂質。
20.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述生物分子結合劑包含對細胞表面受體有特異性的配體。
21.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長在650nm至1100nm范圍內的電磁輻射。
22.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述四吡咯光催化劑包括選自由過渡金屬、準金屬和堿土金屬組成的組的金屬中心。
23.根據權利要求22所述的綴合物，其中所述金屬中心是錫。
24.一種用于基于鄰近的標記的系統，其包括：
25.根據權利要求24所述的系統，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長在600nm至1100nm范圍內的電磁輻射。
26.根據權利要求24所述的系統，其中所述活性中間體與蛋白質交聯。
27.根據權利要求24所述的系統，其中所述生物分子結合劑包含對細胞表面受體有特異性的配體，并且所述活性中間體與所述表面細胞受體交聯。
28.根據權利要求24所述的系統，其中所述活性中間體插入蛋白質的C-H鍵中。
29.根據權利要求24所述的系統，其進一步包括用于四吡咯光催化劑的還原劑。
30.根據權利要求24所述的系統，其中所述能量轉移是單電子轉移。
31.根據權利要求24所述的系統，其中所述能量轉移來自所述光催化劑的基態。
32.根據權利要求24所述的系統，其中所述生物分子結合劑包括蛋白質、多糖、核酸或脂質。
33.根據權利要求24所述的系統，其中所述蛋白質標記劑包括疊氮化物、雙吖丙啶、苯酚、噻三唑、硫亞胺、亞砜亞胺、葉立德、重氮化物、苯胺、或其混合物。
34.根據權利要求24所述的系統，其中所述四吡咯光催化劑包括選自由過渡金屬、準金屬和堿土金屬組成的組的金屬中心。
35.根據權利要求34所述的綴合物，其中所述金屬中心選自由錫和硅組成的組。
36.一種基于鄰近的標記的方法，其包括：
37.根據權利要求36所述的方法，其中所述靶向區域是在體內的。
38.根據權利要求37所述的方法，其中所述靶向區域包括細胞膜。
39.根據權利要求36所述的方法，其中所述蛋白質標記劑通過來自所述四吡咯光催化劑基態的能量轉移而被活化。
40.根據權利要求39所述的方法，其中用波長在600nm-1100nm范圍內的電磁輻射照射所述四吡咯光催化劑，以使所述四吡咯光催化劑處于激發態。
41.根據權利要求40所述的方法，其中所述四吡咯光催化劑的激...
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種用于基于鄰近的標記的組合物，其包括：
2.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長大于600nm的電磁輻射。
3.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長在600nm至1100nm范圍內的電磁輻射。
4.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體與蛋白質交聯。
5.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體插入蛋白質的c-h鍵中。
6.根據權利要求1所述的組合物，其中所述蛋白質標記劑包括疊氮化物、雙吖丙啶、苯酚、噻三唑、硫亞胺、亞砜亞胺、葉立德、重氮化物、苯胺、或其混合物。
7.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體是胺基自由基。
8.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑包括過渡金屬中心。
9.根據權利要求1所述的組合物，其中四吡咯光催化劑包括準金屬中心。
10.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體在水性或基于水性的環境中猝滅之前具有小于10nm的擴散半徑。
11.根據權利要求1所述的組合物，其中所述活性中間體在水性或基于水性的環境中猝滅之前具有1nm-5nm的擴散半徑。
12.根據權利要求1所述的組合物，其中所述能量轉移是單電子轉移。
13.根據權利要求1所述的組合物，其中所述能量轉移來自所述四吡咯光催化劑的基態。
14.根據權利要求13所述的組合物，其中所述基態由所述四吡咯光催化劑的還原激發態形成。
15.根據權利要求1所述的組合物，其中生物分子結合劑偶聯至所述四吡咯光催化劑。
16.根據權利要求1所述的組合物，其中所述生物分子結合劑包括蛋白質、多糖、核酸或脂質。
17.根據權利要求1所述的組合物，其中所述四吡咯光催化劑可溶于水或水性溶液。
18.一種綴合物，其包括：
19.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述生物分子結合劑包括蛋白質、多糖、核酸或脂質。
20.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述生物分子結合劑包含對細胞表面受體有特異性的配體。
21.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述四吡咯光催化劑吸收波長在650nm至1100nm范圍內的電磁輻射。
22.根據權利要求18所述的綴合物，其中所述四吡咯光催化劑包括選自由過渡金屬、準金屬和堿土金屬組成的組的金屬中心。
23.根據權利要求22所述的綴合物，其中所述金屬中心是錫。
【專利技術屬性】
技術研發人員：J·B·格里，B·F·巴克什，D·W·C·麥克米倫，
申請(專利權)人：普林斯頓大學理事會，
類型：發明
國別省市：
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