1. Fast and Bioorthogonal Release of Isocyanates in Living Cells from Iminosydnones and Cycloalkynes
- Author
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Maxime Ribéraud, Karine Porte, Arnaud Chevalier, Léa Madegard, Aurélie Rachet, Agnès Delaunay-Moisan, Florian Vinchon, Pierre Thuéry, Giovanni Chiappetta, Pier Alexandre Champagne, Grégory Pieters, Davide Audisio, Frédéric Taran, CEA- Saclay (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Service de Chimie Bio-Organique et de Marquage (SCBM), Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL), New Jersey Institute of Technology [Newark] (NJIT), ANR-11-EQPX-0029,MORPHOSCOPE 2,Imagerie et reconstruction multiéchelles de la morphogenèse. (Plateforme d'innovation technologique et méthodologique pour l'imagerie in vivo et la reconstruction des dynamiques multiéchelles de la morphogenèse)(2011), ANR-10-INBS-0004,France-BioImaging,Développment d'une infrastructure française distribuée coordonnée(2010), ANR-11-IDEX-0003,IPS,Idex Paris-Saclay(2011), and ANR-19-CE06-0006,NanoClick,Micelles clivables par chimie bioorthogonale(2019)
- Subjects
Colloid and Surface Chemistry ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,General Chemistry ,Biochemistry ,Catalysis - Abstract
International audience; Bioorthogonal click and release reactions are powerful tools for chemical biology allowing, for example, the selective release of drugs in biological media, including inside animals. Here we developed two new families of iminosydnone mesoionic reactants that allow a bioorthogonal release of electrophilic species under physiological conditions. Their synthesis and reactivities as dipoles in cycloaddition reactions with strained alkynes have been studied in detail. Whereas the impact of the pH on the reaction kinetics was demonstrated experimentally, theoretical calculations suggest that the newly designed dipoles display reduced resonance stabilization energies compared to previously described iminosydnones explaining their higher reactivity. These mesoionic compounds react smoothly with cycloalkynes under physiological, copper-free reaction conditions to form a click pyrazole product together with a released alkyl-or aryl-isocyanate. With kinetic constants up to 1000 M-1 s-1 , this click and release reaction is among the fastest described to date, and represents the first bioorthogonal process allowing the release of isocyanate electrophiles inside living cells offering interesting perspectives in chemical biology.
- Published
- 2023
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