J. Am. Chem. Soc. | 理性修饰吡啶实现肽和蛋白质的无痕调控

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发表在JACS上的文章,题目为“Traceless Peptide and Protein Modification via Rational Tuning of Pyridiniums”,通讯作者有三位,分别是来自大学深研的李子刚教授,坪山生物医药研发转化中心的尹丰、王蕊研究员,研究兴趣主要在于稳定多肽的方法学研究和药物开发。

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可切割的蛋白修饰方法在研究蛋白-蛋白相互作用、开发抗体-药物偶联物、蛋白质功能调控等多个方向有重要应用。本篇文章中,作者对以卤素为离去基团的吡啶的亲电性进行了合理调控,发现卤代吡啶可以通过缺电子的芳香族亲核取代反应(SNAr)进行生物偶联。作者还发现巯基-吡啶盐加合物具有硫醇交换反应活性,从而开发了可切割的蛋白半胱氨酸修饰平台。

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作者首先以含有14个氨基酸的多肽为模式筛选反应,通过对吡啶取代基的吸电子性/给电子性进行理性调节,明确其对硫醇交换反应活性的影响,实现了对巯基-吡啶加和产物可切割性的精确调控。作者还发现二卤取代的吡啶可以和含有两个半胱氨酸残基的多肽反应,从而实现多肽的钉接,用于稳定多肽的二级结构,并且同样可以在过量GSH的条件下被切割,重新得到线性的多肽,其可切割性也可以通过对取代基的理性调节精确调控。

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      在此基础上,作者探索了该平台在多肽、蛋白调控上的应用。作者发现,二卤代吡啶的钉接可以降低多肽与蛋白靶点结合的亲和力,并且可以提高多肽的穿膜性和稳定性;作者还以含有一个游离半胱氨酸残基的BSA蛋白为模式蛋白研究了卤代吡啶对蛋白质的无痕调控,作者挑选的两种炔基化卤代吡啶,1w和1x都可以在10 min内完成对蛋白半胱氨酸残基的修饰,并在过量GSH的条件下以不同的转化率无痕切割,从而实现对蛋白的可控修饰;在此基础上,作者利用卤代吡啶作为弹头,构建了可被2 mM GSH解偶的抗体-药物偶联物(肿瘤环境中GSH浓度为2-10 mM),并利用卤代吡啶实现了对活性中心含有半胱氨酸残基的蛋白酶Papain和TEV酶的可逆抑制;最后,作者利用平台中不可切割的卤代吡啶1y和1z设计了ABPP探针,并开展了与碘乙酰胺竞争的基于凝胶的ABPP实验证明了其用于化学蛋白质组学研究的潜力,提出卤代吡啶与传统的碘乙酰胺探针相比,有独特的序列偏好性,可以作为传统ABP探针的有效补充。

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      总之,作者开发了一个基于卤代吡啶的平台,实现了切割性可调的无痕蛋白修饰和多肽钉接,并在多肽功能调控、抗体-药物偶联物开发、蛋白酶活性抑制、ABPP探针开发等多方面有潜在的应用价值。

本文作者:ZCL
责任编辑:MB
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11864
原文引用:DOI: 10.1021/jacs. 3c11864

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