劉濤研究團(tuán)隊(duì)在《JACS》上發(fā)文報(bào)道蛋白磷酸化研究的新技術(shù)
2018年9月25日，美國(guó)化學(xué)會(huì)Journal of the American Chemical Society（JACS）期刊在線刊登了我院劉濤研究員團(tuán)隊(duì)的最新研究成果：“Proteomic identification of protein tyrosine phosphatase and substrate interactions in living mammalian cells by genetic encoding of irreversible enzyme inhibitors”。
酪氨酸磷酸化修飾是常見(jiàn)的蛋白翻譯后修飾方式之一，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要作用，當(dāng)該修飾發(fā)生異常時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致相關(guān)疾病的產(chǎn)生。酪氨酸磷酸化修飾具有可逆性，由蛋白酪氨酸激酶(Protein Tyrosine Kinases，簡(jiǎn)稱PTKs)負(fù)責(zé)添加磷酸基團(tuán)，由蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein Tyrosine Phosphatases，簡(jiǎn)稱PTPs)催化去掉磷酸基團(tuán)。迄今為止，研究者們廣泛地研究PTKs催化機(jī)理以及其在相關(guān)疾病誘發(fā)中的作用，目前已經(jīng)有20多種基于PTKs的藥物在臨床上應(yīng)用。相比之下，雖然有個(gè)別PTP的抑制劑在臨床研究階段，由于研究技術(shù)的瓶頸，對(duì)PTPs功能的闡述以及其與底物相互作用的研究仍然處于初級(jí)階段。
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圖1? 非天然氨基酸靶頭的設(shè)計(jì)
近日，劉濤研究員團(tuán)隊(duì)結(jié)合了基因密碼子擴(kuò)展技術(shù)和蛋白組學(xué)分析，開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單有效的PTP研究技術(shù)?；?/span>PTPs共價(jià)抑制劑的作用機(jī)制，設(shè)計(jì)合成了一系列具有反應(yīng)活性的酪氨酸類似物(圖1)，即非天然氨基酸(noncanonical amino acids，簡(jiǎn)稱ncAAs)，通過(guò)基因密碼子擴(kuò)展技術(shù)定點(diǎn)編碼到底物蛋白上，再根據(jù)磷酸酶對(duì)底物蛋白的識(shí)別和親和性，拉近其活性位點(diǎn)上的半胱氨酸和底物蛋白磷酸化位點(diǎn)上的非天然氨基酸的距離，從而產(chǎn)生共價(jià)交聯(lián)反應(yīng)形成復(fù)合物。將共價(jià)復(fù)合物進(jìn)行分離和蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定分析，獲得催化底物蛋白特定位點(diǎn)的PTPs(圖2)。該研究以原癌基因人類表皮生長(zhǎng)因子受體2(Human Epidermal growth factor Receptor 2，HER2)的磷酸化位點(diǎn)Y1221為例，利用此方法發(fā)現(xiàn)了磷酸酶PTP1B (Protein Tyrosine Phosphatase 1B)特異催化HER2 1221位點(diǎn)的去磷酸化，這也是首次報(bào)道PTP1B與HER2的直接相互作用。該技術(shù)為PTPs的研究奠定了基礎(chǔ)，對(duì)繪制PTPs信號(hào)通路以及相關(guān)疾病的藥物研發(fā)具有重要的意義。?
圖2? 底物特異性磷酸化酶的鑒定
劉濤研究員為本研究論文的通訊作者，北京大學(xué)化學(xué)院王初研究員為合作團(tuán)隊(duì)。劉濤團(tuán)隊(duì)的博士后湯紅婷和博士研究生戴震為論文的共同第一作者，北京大學(xué)天然藥物及仿生藥物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一責(zé)任通訊單位。該工作獲得了北京大學(xué)百人計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金（21778005）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2016YFA0201400）以及北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06922
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劉濤研究員簡(jiǎn)介?
劉濤研究員，生于1982年。博士，博士生導(dǎo)師，天然藥物及仿生藥物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立PI，北京大學(xué)藥學(xué)院特聘研究員。北京大學(xué)百人計(jì)劃。發(fā)表科研論文20余篇，其中以第一作者或者通訊作者的身份在J. Am. Chem. Soc., Cell Chem. Biol., PNAS, Angew. Chem. Int. Ed., J. Med. Chem., ACS Chem. Biol.等一系列雜志上發(fā)表高水平論文14篇，申請(qǐng)國(guó)際專利兩項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)研究方向以蛋白大分子生物工程，化學(xué)修飾以及細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究為主。研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用化學(xué)生物學(xué)，合成生物學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究方法，以遺傳密碼子擴(kuò)展技術(shù)和分子文庫(kù)篩選技術(shù)為核心，突破大自然中蛋白質(zhì)是由20種天然氨基酸所組成的局限，并將其應(yīng)用到蛋白大分子制藥和闡明疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)理領(lǐng)域，為生物藥物的升級(jí)換代和開(kāi)發(fā)新的治療靶點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
2018年9月25日，美國(guó)化學(xué)會(huì)Journal of the American Chemical Society（JACS）期刊在線刊登了我院劉濤研究員團(tuán)隊(duì)的最新研究成果：“Proteomic identification of protein tyrosine phosphatase and substrate interactions in living mammalian cells by genetic encoding of irreversible enzyme inhibitors”。
酪氨酸磷酸化修飾是常見(jiàn)的蛋白翻譯后修飾方式之一，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要作用，當(dāng)該修飾發(fā)生異常時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致相關(guān)疾病的產(chǎn)生。酪氨酸磷酸化修飾具有可逆性，由蛋白酪氨酸激酶(Protein Tyrosine Kinases，簡(jiǎn)稱PTKs)負(fù)責(zé)添加磷酸基團(tuán)，由蛋白酪氨酸磷酸酶(Protein Tyrosine Phosphatases，簡(jiǎn)稱PTPs)催化去掉磷酸基團(tuán)。迄今為止，研究者們廣泛地研究PTKs催化機(jī)理以及其在相關(guān)疾病誘發(fā)中的作用，目前已經(jīng)有20多種基于PTKs的藥物在臨床上應(yīng)用。相比之下，雖然有個(gè)別PTP的抑制劑在臨床研究階段，由于研究技術(shù)的瓶頸，對(duì)PTPs功能的闡述以及其與底物相互作用的研究仍然處于初級(jí)階段。
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圖1? 非天然氨基酸靶頭的設(shè)計(jì)
近日，劉濤研究員團(tuán)隊(duì)結(jié)合了基因密碼子擴(kuò)展技術(shù)和蛋白組學(xué)分析，開(kāi)發(fā)了簡(jiǎn)單有效的PTP研究技術(shù)?；?/span>PTPs共價(jià)抑制劑的作用機(jī)制，設(shè)計(jì)合成了一系列具有反應(yīng)活性的酪氨酸類似物(圖1)，即非天然氨基酸(noncanonical amino acids，簡(jiǎn)稱ncAAs)，通過(guò)基因密碼子擴(kuò)展技術(shù)定點(diǎn)編碼到底物蛋白上，再根據(jù)磷酸酶對(duì)底物蛋白的識(shí)別和親和性，拉近其活性位點(diǎn)上的半胱氨酸和底物蛋白磷酸化位點(diǎn)上的非天然氨基酸的距離，從而產(chǎn)生共價(jià)交聯(lián)反應(yīng)形成復(fù)合物。將共價(jià)復(fù)合物進(jìn)行分離和蛋白質(zhì)組學(xué)鑒定分析，獲得催化底物蛋白特定位點(diǎn)的PTPs(圖2)。該研究以原癌基因人類表皮生長(zhǎng)因子受體2(Human Epidermal growth factor Receptor 2，HER2)的磷酸化位點(diǎn)Y1221為例，利用此方法發(fā)現(xiàn)了磷酸酶PTP1B (Protein Tyrosine Phosphatase 1B)特異催化HER2 1221位點(diǎn)的去磷酸化，這也是首次報(bào)道PTP1B與HER2的直接相互作用。該技術(shù)為PTPs的研究奠定了基礎(chǔ)，對(duì)繪制PTPs信號(hào)通路以及相關(guān)疾病的藥物研發(fā)具有重要的意義。?
圖2? 底物特異性磷酸化酶的鑒定
劉濤研究員為本研究論文的通訊作者，北京大學(xué)化學(xué)院王初研究員為合作團(tuán)隊(duì)。劉濤團(tuán)隊(duì)的博士后湯紅婷和博士研究生戴震為論文的共同第一作者，北京大學(xué)天然藥物及仿生藥物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一責(zé)任通訊單位。該工作獲得了北京大學(xué)百人計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金（21778005）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2016YFA0201400）以及北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部的資助。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b06922
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劉濤研究員簡(jiǎn)介?
劉濤研究員，生于1982年。博士，博士生導(dǎo)師，天然藥物及仿生藥物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立PI，北京大學(xué)藥學(xué)院特聘研究員。北京大學(xué)百人計(jì)劃。發(fā)表科研論文20余篇，其中以第一作者或者通訊作者的身份在J. Am. Chem. Soc., Cell Chem. Biol., PNAS, Angew. Chem. Int. Ed., J. Med. Chem., ACS Chem. Biol.等一系列雜志上發(fā)表高水平論文14篇，申請(qǐng)國(guó)際專利兩項(xiàng)。團(tuán)隊(duì)研究方向以蛋白大分子生物工程，化學(xué)修飾以及細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究為主。研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用化學(xué)生物學(xué)，合成生物學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究方法，以遺傳密碼子擴(kuò)展技術(shù)和分子文庫(kù)篩選技術(shù)為核心，突破大自然中蛋白質(zhì)是由20種天然氨基酸所組成的局限，并將其應(yīng)用到蛋白大分子制藥和闡明疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)理領(lǐng)域，為生物藥物的升級(jí)換代和開(kāi)發(fā)新的治療靶點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。
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