开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
一、课题背景
蛋白质特定位点的修饰在生物学和医学上有广泛的应用，例如荧光小分子修饰可以追踪蛋白质的定位和动态变化1，药物修饰可以制备抗体药物偶联体达到靶向治疗的目的2。在生物材料和药物治疗等领域，通过化学技术或偶联策略进行高效率的、高度选择性地修饰结构复杂的蛋白质成为了热点。肽代表一类独特的药物化合物，分子定位在小分子和蛋白质之间，但在生化和治疗上均与这两种化合物不同。大量研究表明，具有alpha;-螺旋结构和富含正电荷的多肽可以穿过细胞膜，但是多肽在体外难以保持原有的二级结构，通过构建环肽、钉肽以限制肽的螺旋构象已成为改善多肽生物物理特性的重要手段3。
alpha;-羟基酮在天然产物和药物中广泛存在，如具有抗氧化作用的二氢槲皮素，共价激酶抑制剂Hypothemycin, 具有抗菌活性的Phenatic acid B以及淀粉样蛋白抑制剂等。宋秋玲教授课题组在Nat. Commun.上报道了一种Passerini型反应4，在无过渡金属条件下从易于获得的醛、异氰化合物和硼酸（芳基，烯基硼酸和炔基三氟硼酸盐）的反应中得到alpha;-羟基酮类化合物，通过该三组分反应，体现出的官能团兼容性支持了生物活性分子和药物分子的后期修饰的多样化，同时对获得的alpha;-羟基酮进行的大量后续转化反应，进一步说明了该方法的实用性。
本课题将利用新型的Passerini型反应, 在体外及复杂的生物学体系中实现对蛋白质的小分子和天然生物大分子高效、快速修饰及位点特异性标记，为其在药物化学、化学生物学和生物学等领域的应用提供基础。
- 要解决的问题
链状多肽可以发生随意扭曲和翻转，使得它们过于松弛而不具有良好的成药性；此外，天然肽具有低细胞渗透性，并且对蛋白酶不稳定，易被蛋白酶水解。大量研究表明，具有alpha;-螺旋结构和富含正电荷的多肽可以穿过细胞膜。本课题拟通过一新型的Passerini型反应构建钉肽以及环肽以实现在体外将多肽稳定在蛋白质的二级结构，从而解决多肽稳定性差等问题，使其表现出更优良药理活性，让更多的多肽做成药物成为可能。
ADC即为抗体偶联药物，由carrier（载体），linker（连接物），以及payload（有效载荷）三部分构成，是由抗体、细胞毒性药物及偶联物桥接而成的药物，已广泛用于癌症治疗。然而现有抗体偶联药物存在的连接物稳定性差等问题限制了其进一步临床应用。本课题拟将4-硼-L-苯丙氨酸的基因整合到大肠杆菌表达的重组蛋白中，蛋白上的苯硼酸侧链与不同种类醛基手柄和叔丁基异氰进行化学选择反应，得到特定标记的alpha;-羟基酮，可以作为稳定连接物，进一步构建抗体偶联药物，或用于富集纯化以及体内追踪。
- 可行性分析
蛋白质对外界环境的变化十分敏感，以蛋白质为底物设计的反应需要考虑以下几个方面。首先，蛋白质在酸性、碱性、高温以及有机溶剂的影响下都有可能不可逆的失去原有的结构与功能，因此反应的条件必须温和，即可以在生理条件下进行。其次组成蛋白质的氨基酸侧链包含了许多活性官能团(氨基、羧基、羟基、咪唑等)，这就要求反应要具有精确地选择性，不能够影响这些活性官能团或被这些官能团影响。最后，蛋白质的相对分子量非常巨大，因此难以在溶液中达到较高的浓度，这就要求反应活性足够高，能够在微摩尔-毫摩尔级别高效进行。
在已有的文献报道中，该Passerini型三组分反应可以在无过渡金属条件下通过醛、异氰化合物和硼酸的反应中得到alpha;-羟基酮类化合物。该反应条件温和，可以在正常生理条件下进行，易于操作，官能团兼容性高，并且有广泛的底物范围和实用性。此外，在对Passerini型三组分反应的条件优化中，降低了反应体系中有机溶剂比例，如采用10% DMF作为溶剂，获得了较高的反应转化率。在前期研究中发现，当反应物浓度在200毫摩尔时，反应即可顺利进行。因此，可以认为通过Passerini型三组分反应对蛋白质进行化学修饰具有较强的可行性。
- 研究方法和内容
在小分子方面，对Passerini型三组分反应的条件进行优化，通过调整反应物当量、使用不同的溶剂及降低有机溶剂的比例、调整反应温度找到最适反应条件，同时为多肽和蛋白方面的反应提供数据支撑。
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