分享一篇近期发表在Organic Letters上的研究进展，题为Enabling Peptide Ligation at Aromatic Junction Mimics via Native Chemical Ligation and Palladium-Mediated S-Arylation。这篇文章的通讯作者是以色列特拉维夫大学Muhammad Jbara教授。

    由于通过分子克隆和重组表达等生物学手段生产的蛋白质具有结构上的限制，蛋白质化学合成逐渐成为一种获取新型蛋白质的必需手段，并且这种方法还有利于理解蛋白质的行为以及与药物相互作用的过程。例如，自然化学连接(Native chemical ligation, NCL)是蛋白质化学合成中使用最广泛的方法之一，具有步骤简便、反应高效等优点。NCL反应的机理通常是多肽片段C端的硫酯与另一个多肽片段N端Cys残基的巯基先进行酯交换反应，然后经过五元环过渡态进行分子内S-N酰基迁移得到以Cys残基连接的多肽连接产物。

    近年来，扩大NCL反应的氨基酸残基连接位点范围逐渐成为了该领域的研究热点。尽管NCL反应在使用非天然硫醇化氨基酸偶联方面已经取得了重大进展，但是如何高效获取这些构建模块仍然是一个挑战。此外，NCL偶联反应应用于芳香性残基连接位点的相关研究也较少。本文中，作者将NCL反应与Pd复合物介导的Cys芳基化结合，并且证明这种方法有望实现多肽芳香性位点的偶联。

    如图1所示，作者基于Buchwald及其同事报道的方案，首先合成了双[(三甲基硅基)甲基]·(1,5-环辛二烯)钯(Ⅱ)，再与具有水相容性的磺化二芳基磷配体(sSPhos)反应制备了目标Pd复合物(Pd-1和Pd-2)。随后，作者通过固相多肽合成方法合成了模型九肽P1，并且发现两种Pd试剂都可以在NCL反应条件下快速高效地将Phe或Tyr残基模拟物转移至含Cys残基的多肽上，但是这种方法无法转移具有吲哚环的Trp残基模拟物。

图1. NCL条件下的芳基化反应

    基于以上结果，作者尝试将该芳基化策略与原位NCL偶联方法结合。如图2所示，作者分别合成了C端硫酯化的模型多肽3和N端为半胱氨酸的模型多肽4，然后在NCL反应条件下将二者偶联得到中间产物5，最后与Pd-1反应将连接位点的Cys残基转化为Phe残基模拟物，并且加入3-巯基丙酸(3-MPA)淬灭反应混合物。反相高效液相色谱(RP-HPLC)纯化结果表明，前文中所提到的Pd复合物在NCL反应条件下的相容性较好，证明了二者有望结合应用于蛋白质化学合成。

图2. 一锅法NCL反应和Pd复合物介导的芳基化反应

    随后，作者想要通过NCL和芳基化方法来快速合成转录因子Myc和Max的DNA结合结构域。首先，作者在Max的螺旋结构域上发现了一个潜在的连接位点Ser-Phe(图3A)，于是基于此位点分别合成了两个片段，随后仅需80分钟就实现二者偶联并且将连接位点的Cys残基转化为其Phe模拟物，从而成功实现一锅法制备Max的结合结构域。同理，作者在Myc的DNA结构域也发现了一个潜在的连接位点Ala-Tyr(图3C)，并在通过相同方法得到了Myc的结合结构域。此外，作者还通过进一步实验，证明了这些化学合成蛋白质具有生物功能性并且能够有效结合靶DNA序列。

图3. NCL反应与芳基化反应结合得到Myc和Max

    总的来说，作者通过结合NCL反应和Pd复合物介导的芳基化反应，实现了多肽上Phe和Tyr连接位点的快速偶联反应，并且成功应用于转录因子Myc和Max的DNA结合结构域的化学合成。这项工作扩大了有机金属试剂在蛋白质化学合成中的应用范围，有利于合成更多具有新颖物理化学特性和生物活性的新型人造蛋白质。

作者：QJC  审校：ZRC

DOI: 10.1021/acs.orglett.3c01652

Link: https://doi.org/10.1021/acs.orglett.3c01652