Hydroxylierte Aryl‐Tetrazine als bioorthogonale Scheren zur systematischen Spaltung von trans‐Cyclooctenen

Abstract

AbstractBioorthogonale Bindungsspaltungsreaktionen haben sich als leistungsstarke Werkzeuge für die präzise zeitliche und räumliche Kontrolle (bio)molekularer Funktionen in biologischen Systemen etabliert. Unter diesen sticht die durch Click‐Reaktion mit Tetrazinen ausgelöste Eliminierung spaltbarer trans‐Cyclooctene (Click‐Spaltung, engl. Click‐to‐Release) aufgrund hoher Reaktionsraten sowie ihrer Vielseitigkeit und Selektivität hervor. Trotz des zunehmenden Verständnisses der zugrunde liegenden Mechanismen ist die Anwendung dieser Reaktion aufgrund unzureichender Eigenschaften (Click‐Kinetik, Spaltungskinetik, Spaltungseffizienz) der bestehenden Reagenzien eingeschränkt. Eine effiziente Spaltung war bisher auf Tetrazine mit vergleichsweise niedriger Click‐Reaktivität beschränkt, während hochreaktive Aryl‐Tetrazine nur eine minimale Spaltung erzielen. Durch die Einführung von Hydroxylgruppen an Phenyl‐ und Pyridyl‐Tetrazinen ist es uns gelungen, eine neue Klasse von ′bioorthogonalen Scheren′ mit hoher chemischer Leistungsfähigkeit zu entwickeln. Diese Hydroxyaryl‐Tetrazine erreichen eine nahezu quantitative Spaltung nach beschleunigter Click‐Reaktion mit unterschiedlichen spaltbaren trans‐Cyclooctenen, was durch die Click‐ausgelöste Aktivierung einer Wirkstoffvorstufe (engl. Prodrug), die intramitochondriale Spaltung einer fluorogenen Sonde in lebenden Zellen und die schnelle intrazelluläre bioorthogonale Spaltung eines Ligand‐Farbstoff‐Konjugats demonstriert wird.