生物共軛化學(xué)領(lǐng)域近年來取得了顯著進(jìn)展，特別是在硫醇基策略方面，這些策略提供了可逆和刺激響應(yīng)的機(jī)制，特別適用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。半胱氨酸因其高親核性、相對較低的自然豐度以及通過定點(diǎn)突變引入特定位點(diǎn)的便利性，成為最具吸引力的靶點(diǎn)之一。本綜述旨在對含硫醇連接體的最新發(fā)展進(jìn)行批判性概述，強(qiáng)調(diào)它們在實(shí)現(xiàn)生物分子的可控且通常可逆共軛中的作用。

作為點(diǎn)擊反應(yīng)的重要成員，硫醇-邁克爾加成在生物大分子的半胱氨酸殘基共軛中扮演關(guān)鍵角色。該反應(yīng)通過親核試劑與α,β-不飽和羰基化合物的β-碳結(jié)合，形成穩(wěn)定的硫醚加合物。反應(yīng)速率受pH值影響顯著，在生理或更高pH條件下更快。其可逆性在堿性介質(zhì)中通過產(chǎn)物的α-質(zhì)子酸性實(shí)現(xiàn)。

馬來酰亞胺被視為半胱氨酸生物共軛的“主力”，具有優(yōu)異的反應(yīng)速率、選擇性和轉(zhuǎn)化率。然而，其共軛產(chǎn)物易發(fā)生逆邁克爾反應(yīng)和硫醇交換，尤其在血液硫醇如谷胱甘肽（GSH）存在下。為增強(qiáng)穩(wěn)定性，開發(fā)了“下一代馬來酰亞胺”（NGM），如吡啶二酮（PD）和5-亞甲基吡咯酮（5MP），它們對環(huán)水解惰性，可實(shí)現(xiàn)可靠的生物共軛和緩慢釋放。

4-取代環(huán)戊烯酮作為高特異性標(biāo)記平臺，在近生理pH下對半胱氨酸共軛表現(xiàn)出優(yōu)異反應(yīng)性和可調(diào)穩(wěn)定性。線性α,β-不飽和羰基化合物如氰基丙烯酸酯，通過強(qiáng)吸電子基團(tuán)（EWG）促進(jìn)可逆共軛，應(yīng)用于激酶抑制劑設(shè)計(jì)和肽折疊調(diào)控。氰基丙烯酸酯可逆連接體還用于誘導(dǎo)肽和蛋白質(zhì)的螺旋折疊/解折疊，以及硫醇介導(dǎo)的攝取（TMU）研究。

OND支架包含缺電子碳-碳雙鍵，對硫醇親核加成高度反應(yīng)。其獨(dú)特之處在于通過逆狄爾斯-阿爾德（rDA）反應(yīng)實(shí)現(xiàn)可逆共軛，適用于蛋白質(zhì)標(biāo)記、藥物釋放和可降解水凝膠構(gòu)建。結(jié)構(gòu)修飾可調(diào)控環(huán)反轉(zhuǎn)速率，影響共軛穩(wěn)定性。

溴代馬來酰亞胺、茚滿二酮和溴代吡啶二酮等連接體通過加成-消除機(jī)制實(shí)現(xiàn)可逆蛋白質(zhì)共軛。溴代馬來酰亞胺共軛產(chǎn)物在生理?xiàng)l件下穩(wěn)定，但可在過量硫醇存在下通過硫醇交換解離。茚滿二酮類連接體形成異常穩(wěn)定共軛，其解離需核苷誘導(dǎo)交換。溴代吡啶二酮（BrPD）選擇性修飾半胱氨酸殘基，具有高效率和水解穩(wěn)定性，在抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）中展示應(yīng)用潛力。

α-取代腈、亞氨基硼酸酯、異惡唑啉酮和三嗪等連接體通過1,2-加成機(jī)制實(shí)現(xiàn)硫醇選擇性共軛。α-取代腈形成硫代亞胺酸酯中間體，可逆解離釋放未修飾生物分子。亞氨基硼酸酯通過硼-氮配位穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)N-末端半胱氨酸快速、可逆功能化。異惡唑啉酮衍生物在生理?xiàng)l件下實(shí)現(xiàn)半胱氨酸殘基化學(xué)選擇性可逆共軛，其解離可通過光誘導(dǎo)完成。三嗪連接體通過形成α,β-不飽和亞胺實(shí)現(xiàn)可逆共軛，并允許后續(xù)生物正交轉(zhuǎn)化。

吡啶鎓離子、四嗪和雜芳基唑啉硫醚等芳香化合物通過S_NAr機(jī)制實(shí)現(xiàn)可逆硫醇共軛。吡啶鎓離子反應(yīng)速率可通過取代基電子效應(yīng)調(diào)控，共軛產(chǎn)物在還原劑存在下穩(wěn)定。四嗪連接體允許可逆S_NAr，并通過逆電子需求狄爾斯-阿爾德反應(yīng)（IEDDA）穩(wěn)定共軛。雜芳基唑啉硫醚（HAT）實(shí)現(xiàn)半胱氨酸可逆標(biāo)記，其解離通過還原完成。

芐基鹵化物和α-鹵代酰胺通過脂肪族親核取代機(jī)制實(shí)現(xiàn)可逆生物共軛。芐基鹵化物如香豆素和鄰硝基芐基衍生物，通過光誘導(dǎo)C-S鍵斷裂釋放游離硫醇。α-氯氟乙酰胺（CFA）展示部分可逆性，其水解速率取決于微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“選擇性持久”共軛。

該反應(yīng)通過硫醇鹽陰離子親核攻擊二硫鍵實(shí)現(xiàn)可逆共軛。N-炔硫基鄰苯二甲酰亞胺作為高效親電硫轉(zhuǎn)移試劑，在溫和條件下直接轉(zhuǎn)化硫醇為二硫鍵。磺基硫代酸鹽基自焚連接體（SIL）實(shí)現(xiàn)納米抗體的位點(diǎn)特異性和可逆修飾，用于藥物遞送。

該反應(yīng)通過硫基自由基與碳-碳雙鍵加成形成共價(jià)硫醚鍵。在烯丙基硫醚存在下，反應(yīng)可逆進(jìn)行，通過β-斷裂再生反應(yīng)位點(diǎn)。該策略應(yīng)用于蛋白質(zhì)在水凝膠中的可逆圖案化，實(shí)現(xiàn)信號蛋白的時(shí)空控制釋放。

硫醇選擇性生物共軛化學(xué)已發(fā)展成為化學(xué)生物學(xué)、材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的核心工具。可逆和刺激響應(yīng)連接體的多樣性增強(qiáng)了對生物分子結(jié)構(gòu)和功能的精確控制能力。然而，在復(fù)雜生物環(huán)境中實(shí)現(xiàn)預(yù)測性和選擇性切割仍面臨挑戰(zhàn)。未來發(fā)展方向包括理性設(shè)計(jì)可逆連接體，結(jié)合計(jì)算技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)，開發(fā)具有預(yù)測反應(yīng)性、生物相容性和可調(diào)切割動力學(xué)的下一代動態(tài)系統(tǒng)，推動從概念驗(yàn)證到臨床轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。