光亲和标记(Photoaffinity Labeling, PAL)是靶点鉴定领域最可靠的手段之一:把光敏基团挂在配体上,光照一瞬间生成高活性中间体,与邻近的蛋白残基形成共价键,于是"弱结合、瞬时结合"这类原本抓不住的相互作用被永久固定下来。过去三十年,这套方法几乎默认绑定 365 nm 紫外光——而紫外光正是它最大的软肋:光毒性强、组织穿透浅、标记效率有限,很多活细胞实验做着做着细胞就死了。
2026 年 10 月,厦门大学黄维院士、潘思骏教授、艾若奇助理教授团队在 Journal of the American Chemical Society 发表的工作,给出了一个绕开紫外的解法:光催化增强的光亲和标记(PE-PAL),首次实现用 450 nm 蓝光高效激活烷基双吖丙啶探针。

一、老问题:催化剂"贴"在药物上,等于给药物穿了件厚棉袄
可见光催化用于 PAL 并不是全新想法,但过去的路子有个致命缺陷——光催化剂必须直接连到药物分子上。这会带来两个后果:
空间位阻:催化剂分子量不小,挂在配体上可能直接堵住结合口袋;
理化性质漂移:脂溶性、电荷、构象都变了,探针"还是那个分子"的前提就不成立了。
而烷基双吖丙啶恰恰是最适合做"最小化修饰"的光反应基团:体积小(接近一个甲基)、暗处稳定、光照后生成卡宾、交联极快。可惜它的光催化活化策略此前几乎是空白。
二、PE-PAL 的核心:让催化剂和探针"各司其职"
研究团队的解法很干净——拆开。
药物探针只保留两样东西:用于光交联的烷基双吖丙啶 + 用于后续富集的生物正交叠氮手柄,其余结构尽量还原母体;
铱光催化剂单独制成脂质偶联物或多肽偶联物,不挂在药物上。
两者在 450 nm 蓝光下"相遇"时才共同完成探针的原位激活与交联。催化剂负责传能,探针负责识别,物理上分开,功能上协同。
机制层面,团队给出了一个清晰的判据:光催化剂的三重态能量是关键门槛,只有高于 60 kcal/mol 的才能有效活化烷基双吖丙啶。其中脂质偶联物 Ir-DMPE 在低至 200 nM 浓度下即可高效标记,光毒性相比游离阳离子型催化剂和紫外条件显著降低。
三、验证:从临床药物到细胞外囊泡
团队以吉非替尼、达沙替尼、氟马替尼等已上市临床药物为模型构建系列探针,在活细胞中完成了 EGFR、Bcr-Abl 等靶标的原位分析,并把平台延伸到细胞外囊泡(EV)的液体活检场景——这意味着这套化学不只在培养皿里成立,还有往临床样本分析走的潜力。
对做靶点鉴定的课题组来说,这条路线最实际的价值有三点:
光毒性降下来,活细胞孵育时间可以拉长,弱结合配体有机会被捕获;
最小化修饰让探针保留母体活性,后续竞争实验的说服力更强;
蓝光替代紫外,普通 LED 光源即可,设备门槛大幅降低。
四、方法学落地,卡在试剂供应链上
一项 PAL 研究从设计到出数据,真正耗时间的往往不是光照那几分钟,而是探针本身:
环节 | 具体要求 | 常见掉坑点 |
光反应基团 | 烷基双吖丙啶,需高纯度且暗处稳定 | 批次分解、避光包装不到位 |
生物正交手柄 | 叠氮或炔基,需与后续点击化学匹配 | 手柄位置影响结合活性 |
连接臂 | 长度需匹配结合口袋深度 | 太短则位阻,太长则非特异 |
报告基团 | 生物素(富集)或荧光(成像) | 双标时分子量叠加影响活性 |
确证数据 | NMR、HRMS、HPLC 纯度 | 异构体混合物未分离 |
双吖丙啶类探针的合成对光敏操作、低温纯化和异构体分离要求都高,商品化品种集中在少数几个已知配体上。实际课题中更常见的是"母体分子 + 指定光反应基团 + 指定手柄 + 指定连接臂长度"的组合需求,这类只能靠定制合成解决。
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