J. Am. Chem. Soc. | 基于半胱氨酸残基选择性甲酰化的蛋白质切割平台

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介绍一篇发表在JACS上的文章:A Protein Cleavage Platform Based on Selective Formylation at Cysteine Residues,文章的通讯作者是九州大学的Akio Ojida,他们课题组主要关注共价药物的开发和荧光探针的应用。


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蛋白质中的位点选择性切割是自然界中一类重要的翻译后修饰,然而迄今为止利用这种PTM进行天然蛋白切割的化学反应仍然很少,传统方法基于NTCB和CDAP等试剂的肽键切割依赖于苛刻的pH条件,因此难以避免蛋白变性。本文中作者介绍了一种半胱氨酸S-甲酰化试剂,可以在中性条件下诱导甲酰化半胱氨酸相邻的肽键发生水解,并且可以在细胞裂解物和细胞表明进行蛋白质位点和靶标选择性的切割。


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作者根据N酰化试剂分子结构设计了带有磺酰苯胺支架的酰化试剂,用C端和N端分别带有香豆素和DNP的肽段用于评估酰化试剂切割肽段的能力,发现甲酰化试剂可以最有效地切割肽段,该试剂可以在41min快速甲酰化响应肽段,在31和40min后逐渐被水解成N端肽段和C端肽段,而这一现象在用马来酰亚胺封闭Cys后被完全阻断了,可能是甲酰硫酯形成后转移到了侧链的酰胺键上促使了肽键断裂。之后作者进一步评估了这一切割反应的序列依赖性,发现Cys的N端连接的是Asn时该反应的切割效率最高,可能是天冬酰胺可以促使肽键水解从而导致蛋白切割。

经过一系列切割条件的优化,作者之后希望将这一反应应用在蛋白特异性的切割上,他们首先设计了一种Nutlin-3衍生的甲酰化探针用于GST-HDM2的切割,该探针在诱导切割后可以在6小时内将蛋白切割大概79%,并且在Nutlin-3存在的条件下被有效抑制,而这一切割在没有配体导向作用的高浓度甲酰化试剂处理下仅发生了轻微的切割。作者之后还设计了一种双Ni-NTA探针,可以选择性地与His tag结合,作者将这一探针应用在了过表达了SPOT标签-Cys-His10-2型缓激肽受体(B2R)的细胞上。在使用Ni-NTA探针处理后细胞膜表面的SPOT信号发生了显著降低。这表明这一蛋白切割的平台可以生物相容性地被应用在活细胞膜表面上。


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总之,本文发展了一种温和高效的蛋白切割平台,并且可以蛋白特异性地进行蛋白切割。



本文作者:LYC
责任编辑:MB
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.4c10991
文章引用:Doi: 10.1021/jacs.4c10991



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