《自然•化學(xué)》雜志報(bào)道陳鵬課題組最新研究進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-06 16:52:03學(xué)院：化學(xué)與分子工程學(xué)院學(xué)校：北京大學(xué)
?? 利用化學(xué)小分子調(diào)控生物大分子是化學(xué)與生命科學(xué)交叉領(lǐng)域內(nèi)長(zhǎng)期關(guān)注的問(wèn)題，而如何在活體環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高度特異的調(diào)控是目前面臨的最大挑戰(zhàn)之一。2014年3月16日，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院陳鵬課題組在《自然·化學(xué)》雜志在線發(fā)表了題為“Palladium-triggered deprotection chemistry for protein activation in living cells”的研究論文，首次利用小分子鈀催化劑激活了活細(xì)胞內(nèi)的特定蛋白質(zhì)。
???? 作為生物體內(nèi)含量最多的一類生物大分子，蛋白質(zhì)幾乎參與了所有的生命活動(dòng)，因此“在體”研究與調(diào)控其活性及生物功能意義重大。與發(fā)展較為成熟的蛋白質(zhì)活性抑制劑及相應(yīng)的“功能缺失性”研究相比，小分子激活劑對(duì)于研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能更為有效。這主要是因?yàn)楹笳呖梢栽诨罴?xì)胞及活體動(dòng)物、組織內(nèi)實(shí)現(xiàn)“功能獲得性”研究，從而為目標(biāo)蛋白質(zhì)在天然環(huán)境下的功能及其在生命活動(dòng)中扮演的角色提供更準(zhǔn)確和細(xì)致的信息。然而，通過(guò)小分子實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)的原位激活是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，目前大多數(shù)成功的例子都來(lái)源于大規(guī)模小分子庫(kù)篩選而獲得的針對(duì)某一特殊蛋白質(zhì)靶標(biāo)的“別構(gòu)劑”，而沒(méi)有一種廣泛適用于不同類型蛋白質(zhì)的普適性小分子激活策略。
陳鵬課題組一直致力于開(kāi)發(fā)適用于活細(xì)胞環(huán)境的蛋白質(zhì)化學(xué)反應(yīng)。本工作中，他們將基于鈀催化劑的”脫保護(hù)反應(yīng)”與非天然氨基酸定點(diǎn)插入技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)優(yōu)化生物相容的小分子鈀催化劑和化學(xué)保護(hù)基團(tuán)，成功發(fā)展了一種活細(xì)胞內(nèi)的普適性蛋白質(zhì)激活技術(shù)。該方法通過(guò)將一種帶有化學(xué)保護(hù)基團(tuán)的賴氨酸（炔丙基碳酸酯-賴氨酸，Proc-賴氨酸)以非天然氨基酸的形式定點(diǎn)取代目標(biāo)蛋白質(zhì)上關(guān)鍵活性位點(diǎn)的天然賴氨酸，使蛋白質(zhì)的活性處于“關(guān)閉“狀態(tài)。利用能夠高效催化”脫保護(hù)反應(yīng)”的鈀化合物，他們?cè)诨罴?xì)胞內(nèi)實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)側(cè)鏈的原位脫保護(hù)反應(yīng)（Proc-賴氨酸向天然賴氨酸的轉(zhuǎn)化），使該蛋白質(zhì)重新回到“開(kāi)啟”狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)“原位”激活。這一策略的優(yōu)勢(shì)在于將非天然氨基酸直接插入了目標(biāo)蛋白質(zhì)酶的催化活性位點(diǎn)，使其處于完全“關(guān)閉“的狀態(tài)；而在激活過(guò)程中只要產(chǎn)生少量的處于“開(kāi)啟”狀態(tài)的蛋白質(zhì)就足以對(duì)其功能及相關(guān)生物學(xué)功能進(jìn)行研究。
基于小分子鈀催化劑的活細(xì)胞蛋白質(zhì)特異激活技術(shù)
??? 在研究中，他們將該策略用于多種含有關(guān)鍵賴氨酸殘基的蛋白質(zhì)酶的激活，證明了該方法具有很強(qiáng)的普適性。進(jìn)一步的，他們利用此技術(shù)深入研究了一種細(xì)菌三型分泌系統(tǒng)的毒素效應(yīng)蛋白OspF（磷酸絲氨酸裂解酶）對(duì)宿主細(xì)胞內(nèi)的胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（Erk）參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的影響。今后他們擬將這一策略拓展到賴氨酸以外的蛋白質(zhì)側(cè)鏈上及其他生物大分子上，從而進(jìn)一步提高該方法的適用范圍。
?????? 該工作為發(fā)展蛋白質(zhì)的小分子激活方法，尤其是適用于活細(xì)胞及活體的激活策略，提供了新的思路，為“在體”調(diào)控蛋白質(zhì)活性提供了新的工具。 北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院10級(jí)博士研究生李劼是該論文的第一作者。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、教育部、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的資助。
?
原文鏈接：
http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/abs/nchem.1887.html
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開(kāi)發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com