生物正交反应是指在活体细胞或组织中，能够在不干扰生物自身生化反应条件下可以进行的化学反应。化学生物学家为满足生物正交的要求设计了各种化学策略。狄尔斯－阿尔德反应（Diels–Alder reaction）是经典的双烯加成反应，“逆电子需求的狄尔斯－阿尔德反应”（“(逆)狄－阿”反应）同样有着重要的理论和应用价值，近年来被应用于抗体修饰、材料合成和活体标记等多个领域。

　　北京大学化学与分子工程学院陈鹏课题组长期致力于发展活细胞内的外源化学反应，特别是生物正交消除反应的提出，丰富了生物正交反应的内容（Nat. Chem. 2014, 6, 352-61; Nat. Commun. 2014, 5, 4981；J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7330-8; Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 6511-26.）。最近，他们首次在活细胞的蛋白质上实现了“(逆)狄－阿”反应，并将其应用于蛋白质酶的激活（Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 1003-1005.）。基于对“(逆)狄－阿”反应的解析，他们发现，对于烯丙位被氧原子取代的反式环辛烯，在与3，6-二甲基-1,2,4,5-四嗪发生反应后会进一步发生重排，诱导环辛烯骨架与氧原子之间C-O键的断裂，从而发生脱除反应。这种特殊的“(逆)狄－阿”反应类型首先在有机小分子上和模型蛋白质上得到了很好的验证。实验表明，该反应能够很好地与生物体系兼容，对于插入活细胞内蛋白质上的反式环辛烯保护的赖氨酸，能在十分钟内将其高效转化为天然赖氨酸。在以上结果的基础上，他们将“(逆)狄－阿”反应应用于小分子介导的蛋白质激活。首先，他们在萤火虫荧光素酶的活性位点引入环辛烯保护的赖氨酸，抑制其催化活性。通过四嗪介导的“(逆)狄－阿”反应，释放出被保护的催化赖氨酸残基，实现荧光素酶的特异激活。与此同时，利用该酶活性定量可测的特点，他们将反应产率与生物发光的信号强度关联起来，高效定量地监测了这一活体内的蛋白质脱保护反应。数据表明，该反应能够在15分钟内激活90%以上处于抑制状态的蛋白质酶。这一研究突破将针对“蛋白质激活的理性设计”从概念验证提升到了拓展应用阶段，具有重要的意义。

　　该项工作得到了杰出青年科学基金（21225206）和“基于小分子探针的信号转导过程研究” 尊龙凯时重大研究计划集成项目（91313301）的资助。