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allpeptide銀蟲 (正式寫手)
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蛋白質(zhì)N-端選擇性仿生轉(zhuǎn)氨化合成抗HIV藥物取得進展
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蛋白質(zhì)的定點修飾是通過化學(xué)反應(yīng)對蛋白質(zhì)特定位點進行修飾，從而達到對蛋白質(zhì)改性或?qū)ζ溥M行標記等一系列目的。蛋白質(zhì)的定點修飾對反應(yīng)條件嚴格：反應(yīng)需要在水相溶液中進行，同時蛋白質(zhì)其他側(cè)鏈基團不參與反應(yīng)。上海交通大學(xué)王平特別研究員課題組一直以來致力于蛋白質(zhì)，多肽的化學(xué)合成與修飾。近日，該課題組與中國科學(xué)院昆明動物研究所鄭永唐研究員課題組合作，發(fā)展了一種由仿生的鄰醌介導(dǎo)對蛋白N-端進行選擇性修飾的方法，并成功將其運用于蛋白質(zhì)標記，抗HIV藥物篩選等領(lǐng)域。[1] 圖1. 蛋白質(zhì)N端選擇性轉(zhuǎn)氨化 蛋白質(zhì)的N-端-α胺基相較于賴氨酸的ε胺基有較低的pKa，因而更具有親核性，是蛋白質(zhì)定點修飾的理想位點。在自然界中，銅胺氧化酶催化酪氨酸的側(cè)鏈酚基被氧化成鄰醌，鄰醌可將體系內(nèi)的一級胺氧化成醛，酮基。受此啟發(fā)，作者發(fā)展了蛋白質(zhì)仿生轉(zhuǎn)氨化的方法(圖1)。作者通過篩選多種鄰醌類化合物與模板肽進行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)鄰醌試劑在pH 6.5 的緩沖水溶液中具有最高的活性，能在兩小時內(nèi)將N-端為甘氨酸的模板肽8轉(zhuǎn)換為醛，隨后與乙氧基胺作用產(chǎn)生更穩(wěn)定的肟產(chǎn)物9，兩步總轉(zhuǎn)換率達到91%，而模板肽中的賴氨酸ε胺基在該反應(yīng)條件下產(chǎn)生的副反應(yīng)低于1%。該氧化條件適用于N-端為精氨酸、亮氨酸，賴氨酸，甲硫氨酸、谷氨酸，天門冬氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸和天門冬酰胺等多肽的修飾，均能以高產(chǎn)率獲得修飾多肽(圖2)。 圖2. 與N-端不同氨基酸殘基的轉(zhuǎn)氨化反應(yīng) 圖3.蛋白N-端選擇性轉(zhuǎn)胺化修飾 隨后，該方法被應(yīng)用于蛋白質(zhì)目標物泛素及肌紅蛋白的修飾，均能以70%以上的轉(zhuǎn)化率得到目標肟產(chǎn)物及生物素標記的肌紅蛋白修飾產(chǎn)物。由于反應(yīng)條件對蛋白序列中游離的半胱氨酸巰基并不耐受，作者進而發(fā)展了光敏保護基策略，即先將蛋白質(zhì)中游離的半胱氨酸與小分子2-硝基胡椒芐溴反應(yīng)而被選擇性保護，隨后進行轉(zhuǎn)胺化反應(yīng)，最后通過光解脫除保護基，即得到目標修飾蛋白質(zhì)。整個反應(yīng)過程中不需額外分離手段，只需通過簡單萃取去除小分子反應(yīng)物即可，從而最大限度地維持了蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。作者將該策略成功應(yīng)用于含游離半胱氨酸的SUMO2和RNF4蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)胺化。 圖4. HIV輔助受體CCR5配體CCL4的N-端修飾及其抗HIV-1活性研究 蛋白質(zhì)趨化因子CCL4是HIV輔助受體CCR5的配體。作者利用該策略對CCL4的 N-端進行轉(zhuǎn)胺化修飾，快速得到了一系列修飾蛋白質(zhì)29-45�？笻IV-1活性體外實驗表明，帶修飾蛋白質(zhì)30和31的抗HIV-1活性相較于表達的CCL4活性有顯著提高。該實驗表明，通過蛋白質(zhì)化學(xué)合成與定點修飾聯(lián)用可以在短時間內(nèi)得到大量不同修飾的蛋白質(zhì)，這在很大程度上為抗HIV蛋白質(zhì)類藥物的制備提供了技術(shù)手段。 該工作成果發(fā)表于權(quán)威期刊Nature Communications。上海交通大學(xué)王平特別研究員和中科院昆明動物所鄭永唐研究員為該研究論文共同通訊作者；王嗣堯、周清清、陳小平、羅榮華為共同第一作者。第一作者王嗣堯博士畢業(yè)于澳大利亞悉尼大學(xué)化學(xué)學(xué)院，師從Richard Payne教授，一直以來從事糖基化蛋白質(zhì)的全合成及方法學(xué)研究。博士畢業(yè)后以博士后身份加入上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王平課題組，并得到中國博士后國際交流計劃引進項目資助。該工作還獲得國家自然科學(xué)基金委的資助。 [1] Siyao Wang#, Qingqing Zhou#, Xiaoping Chen#, Rong-Hua Luo#, Yunxue Li, Xinliang Liu, Liu-Meng Yang, Yong-Tang Zheng,*Ping Wang*. Modification of N-Terminal α-Amine of Proteins via Biomimetic ortho-quinone-mediated Oxidation. Nat. Commun. DOI: 10.1038/s41467-021-22654-7. 原文鏈接：https://www.allpeptide.com/paper/16811.html |
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