連続的なディフルオロアルキル化温和性を介した残基選択タンパク質C-フォルミル化

カルボニル基は現在、化学生物学において広く有用で非タンパク性官能基ですが、タンパク質でのその生成の方法は、カルボニルを持つ不自然なアミノ酸または酸化変換（化学または酵素）の既存の天然アミノ酸のコトラスルー酸組み込みのいずれかに依存しています。利用可能な場合、特に現在アクセスできないアミノ酸部位で、C-C結合形成のC-カルボニル化を介してC = Oグループを直接追加するための代替戦略は、貴重な反応性を追加し、タンパク質の可能性のある機能を拡大するための強力な方法を提供します。ここでは、HCF2・生成の方法の調査に続いて、還元的光化された触媒触媒が、カルボニル化の効果的な方法として、天然タンパク質残基の軽度のラジカル媒介ジフルオロメチル化油分解を可能にすることを示しています。HCF2の固有の選択性により、TRP残基の優先的な変更が可能になりました。得られたC-2-ジフルオロメチル化TRPは、カルボニル化HC（O）-TRP（C-フルミル-TRP = CFW）残基に対するタンパク質の非常に効果的な自然加水分解崩壊を提供するReimer-Tiemann型脱ハロゲン化を受けます。この新しい不自然なタンパク質残基CFWは、生物凝集、結紮、および標識反応に効果的であることがわかっただけでなく、その吸収と蛍光放出の最大値の強い「赤方偏移」を示し、TRPサイトをUV視覚化蛍光症として直接使用できるようになりました。タンパク質や細胞でさえ。このようにして、マスクされたホルミルラジカル「HC（O）・」の有効生成のためのこの方法は、タンパク質のC-C結合形成カルボニル化の最初の例を有効にし、それによって化学反応性と分光機能を選択的かつ後に拡大します。翻訳的に生物学に「編集」。

The carbonyl group is now a widely useful, nonproteinogenic functional group in chemical biology, yet methods for its generation in proteins have relied upon either cotranslational incorporation of unnatural amino acids bearing carbonyls or oxidative conversion (chemical or enzymatic) of existing natural amino acids. If available, alternative strategies for directly adding the C=O group through C-C bond-forming C-carbonylation, particularly at currently inaccessible amino acid sites, would provide a powerful method for adding valuable reactivity and expanding possible function in proteins. Here, following a survey of methods for HCF2· generation, we show that reductive photoredox catalysis enables mild radical-mediated difluoromethylation-hydrolysis of native protein residues as an effective method for carbonylation. Inherent selectivity of HCF2· allowed preferential modification of Trp residues. The resulting C-2-difluoromethylated Trp undergoes Reimer-Tiemann-type dehalogenation providing highly effective spontaneous hydrolytic collapse in proteins to carbonylated HC(O)-Trp (C-formyl-Trp = CfW) residues. This new, unnatural protein residue CfW not only was found to be effective in bioconjugation, ligation, and labeling reactions but also displayed strong "red-shifting" of its absorption and fluorescent emission maxima, allowing direct use of Trp sites as UV-visualized fluorophores in proteins and even cells. In this way, this method for the effective generation of masked formyl-radical "HC(O)·" equivalents enables first examples of C-C bond-forming carbonylation in proteins, thereby expanding the chemical reactivity and spectroscopic function that may be selectively and post-translationally "edited" into biology.