本周分享一篇发表在Science上的文章，通讯作者是来自麻省理工化学院的， Bradley L. Pentelute教授和Stephen L. Buchwald教授。Pentelute主要研究兴趣是发明新的化学物质来修饰天然蛋白质，以增强其医学治疗效果；Buchwald教授的主要研究方向是金属有机合成。
DNA编码文库（DNA-encoded Libraries, DEL）能够通过大规模探索化学空间来鉴定蛋白质靶标的潜在配体，是生物大分子信息储存技术用于药物发现平台的最突出应用之一。然而该方法也存在诸多不足，例如DNA在非生理条件下可能发生脱嘌呤或链切割，伴随编码信息的丢失，尤其是在涉及金属、酸、氧化剂和自由基物质的化学合成反应时尤为严重；此外，基于DNA的发现平台可能不适合靶向转录因子等治疗性DNA结合蛋白。于是有研究者提出，肽作为另一种主要的生物聚合物，具有信息存储的巨大潜力，可以用于构建肽编码文库（PEL）平台。
作者由此设想，利用肽的化学稳定性，为蛋白质靶向配体的小分子筛选构建更大而多样性的文库。肽中信息的编码可以通过固相肽合成（Solid Phase Peptide Synthesis, SPPS）完成，而信息解码可以通过使用纳米级液相色谱 - 串联质谱（nLC-MS / MS）进行肽段测序实现。该方法的基本工作流程如下：每个小分子由3组待筛选片段组合而成，而与其对应的短肽由16种质量不同的氨基酸拼装成11肽，实现对相连小分子的“编码（encoding）”；将PEL文库与靶标蛋白共孵育处理后，筛选出亲和性符合条件的组合；利用编码肽和小分子及富集beads间的可切割标签释放编码肽段，质谱检测，使用高通量蛋白质组学数据分析软件对二级谱计算分析对所得肽进行测序，将二级谱中观察到的碎片质量数与编码表中所有可能的预测片段相匹配，并根据置信度评价出最高可能性的肽序列，研究者即可根据对应关系找到小分子结构，实现“解码（decoding）”。
为了肽与小分子的快捷方便偶联，作者建立了一个分子支架，通过两个正交合成的位点实现小分子和肽合成。赖氨酸残基作为分支点共价连接肽和小分子，支架通过可在强酸性条件下裂解的Rink酰胺接头与聚苯乙烯（PS）珠结合，肽通过Seramox（Smx）接头连接到支架，可在优化的氧化条件下正交切割，从而释放肽进行测序。
在建立该PEL方法的同时，作者还探测了肽与DNA标签的稳定性差异，从而证明肽标签中编码的信息可以如预想一样承受恶劣的化学环境。将聚苯乙烯载体上的肽标签和磁珠上的DNA标签暴露于各种条件下，然后分别通过LC-MS和qPCR分析标签的暴露后完整性。与对照组相比，肽标签几乎在所有条件下都表现出优于DNA的稳定性，完整度高达>95%，而大多数条件对DNA标签造成严重损害。作者随后还证实了该方法中小分子配体库的构建除了酰胺偶联外，还可以使用钯催化的直接C-C和C-N偶联，而类似的反应条件在DEL文库构建中由于DNA易损伤是无法使用的。最后作者通过针对多个感兴趣靶标筛选出了新型的高亲和力小分子证实了方法的可行性和广阔应用前景。总的来说文章发现并证实了肽作为小分子合成信息存储介质的使用，并可以用此建立肽编码库的新药物发现平台。文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adf1354
原文引用：DOI: 10.1126/science.adf1354
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