Chem. Sci | 北大李子刚/尹丰课题组发表《一种硫系肽配体快速选择性修饰蛋白质半胱氨酸》

Chem. Sci | 北大李子刚/尹丰课题组发表《一种硫系肽配体快速选择性修饰蛋白质半胱氨酸》

近日北京大学深圳研究生院李子刚教授、尹丰副研究员及深圳大学李水明老师（鹿明生物外聘专家）等研究学者们在英国皇家化学会期刊《化学科学》杂志（Chemical Science，IF=9.06）上在线发表题为”A sulfonium tethered peptide ligand rapidly and selectively modifies protein cysteine in vicinity” 的研究论文。该研究课题得到了国家自然科学基金、深圳市科技创新基金以及深圳市孔雀计划项目的资助。该论文还入选了Chemical Science 杂志的“HOT Article” ^[1] 和“Pick of the Week” ^[2]

该论文报道了用简单易得的方法得到硫盐侧链稳定的多肽，当多肽配体与蛋白靶点相互作用时，硫盐与空间靠近的半胱氨酸进行共价反应得到蛋白-多肽偶联物。该方法简单、高效，不需要金属催化剂，在生物相容性条件下依靠多肽配体的识别实现位点专一性的蛋白修饰。该研究团队首次报道了稳定多肽在蛋白共价修饰上的应用，进一步开拓了多肽在共价抑制剂、抗体-药物偶联、活细胞成像和调控细胞内蛋白功能等方面的应用潜能。

图1 文章摘要

蛋白质复杂多变的生物学功能激发了科学家们设计人工合成的蛋白共价修饰来探索蛋白对生命体的精细调控。近20年来，科学家们为发展位点专一性的蛋白修饰方法付出了巨大的努力，而实现高效、专一且反应条件温和的化学修饰一直是该领域面对的挑战。目前开发的方法主要分为化学选择性修饰和空间位点选择性修饰。化学选择性修饰一般是针对某个特定氨基酸，大多需要金属催化或者在比较苛刻的环境下进行，而且不同氨基酸在蛋白的丰度限制了其对蛋白某个特定位点的氨基酸进行修饰。空间选择性蛋白修饰能实现空间位点专一性的反应，其中最经典的是美国斯克利普斯研究所（Scripps）的Peter G. Schultz开发的非天然氨基酸插入的方法，通过生物正交反应实现对特定位点的蛋白进行一系列的修饰。配体诱导的蛋白修饰是另一种经典的空间选择性修饰方法，该方法仅依靠蛋白配体的空间靠近即可触发对蛋白的共价标记。该课题组开发了一个新颖的稳定多肽方法学，该方法学通过多肽上甲硫氨酸-半胱氨酸与双烷基化试剂反应形成稳定性和穿膜性都显著提高的硫盐环肽，当环肽配体与靶点蛋白相互识别时，硫盐与蛋白上的半胱氨酸空间靠近而触发亲核反应实现对蛋白的高效选择性标记。

图2 PDZ-肽共价结合物的ESI-MS分析

以上研究由李子刚教授、尹丰副研究员以及深圳大学质谱中心的李水明老师（鹿明生物外聘专家）共同指导，北京大学2014级博士生王冬园和2013级博士生余孟颖（共同第一作者）以及课题组其他成员合作完成。

图3 硫盐稳定多肽对蛋白选择性共价修饰的设计图

文献来源：

A sulfonium tethered peptide ligand rapidly and selectively modifies protein cysteine in vicinity

Dongyuan Wang, Mengying Yu, Na Liu, Chenshan Lian, Zhanfeng Hou, Rui Wang, Rongtong Zhao, Wenjun Li, Yixiang Jiang, Xiaodong Shi, Shuiming Li,* Feng Yin,* Zigang Li*

Chem. Sci., 2019, DOI: 10.1039/C9SC00034H

导师介绍

李子刚

https://www.x-mol.com/university/faculty/17147

参考资料：

1. 2019 Chemical Science HOT Article Collection

https://pubs.rsc.org/en/journals/articlecollectionlanding?sercode=sc&themeid=76851757-be01-4b16-8245-3a086cca8d53

2. 2019 ChemSci Pick of the Week Collection

https://www.rsc.org/news-events/journals-highlights/2019/apr/finding-the-right-match/