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含有光交聯(lián)基團的雙泛素蛋白化學(xué)全合成及不同類型雙泛素特異性結(jié)合蛋白的質(zhì)譜鑒定
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家實驗室教授田長麟和清華大學(xué)教授劉磊合作，基于蛋白質(zhì)化學(xué)全合成方法制備了不同類型的雙泛素蛋白，在特定位點引入光活化交聯(lián)基團，并成功鑒定高選擇性雙泛素結(jié)合蛋白。相關(guān)研究成果以 Chemical synthesis of diubiquitin-based photoaffinity probes for selectively profiling ubiquitin-binding proteins 為題發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewante Chemie Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201611659）上，該文章于 2 月 1 日在網(wǎng)上公開發(fā)布。
泛素化修飾是蛋白質(zhì)翻譯后修飾中非常復(fù)雜的一類體系，目前發(fā)現(xiàn)存在 8 種多泛素連接方式，分別在泛素蛋白的 Met1、Lys6、Lys11、Lys27、Lys29、Lys33、Lys48、ys63 等不同位點上接入下一個泛素蛋白。這些不同類型的蛋白質(zhì)多泛素修飾在細胞自噬、蛋白酶體降解、細胞信號傳導(dǎo)及 DNA 損傷修復(fù)等生命活動中執(zhí)行非常多樣的功能。但是，目前針對多泛素蛋白的生物法制備較為困難，導(dǎo)致選擇性識別并結(jié)合多泛素修飾的蛋白質(zhì)的了解非常貧乏。近年來，中國科大田長麟實驗室和清華大學(xué)劉磊實驗室通過緊密合作，在蛋白質(zhì)化學(xué)全合成尤其是含有特種標記、翻譯后修飾的膜蛋白、蛋白質(zhì)復(fù)合物的化學(xué)全合成及組裝等方面取得了多項重要突破（Angew Chemie 2013, 52:9558，JACS 2014, 126:3695，Angew Chemie 2015, 54:14276，JACS 2016, 128:3553 等），并于近期發(fā)展了蛋白質(zhì)泛素化修飾的化學(xué)合成技術(shù)并應(yīng)用于含泛素化修飾核小體的冷凍電鏡 (cryo-EM) 結(jié)構(gòu)解析（ChemBioChem 2017, 18:176）。這些為基于蛋白質(zhì)化學(xué)全合成制備含有光交聯(lián)基團的不同類型雙泛素蛋白制備和高選擇性結(jié)合蛋白的質(zhì)譜鑒定提供了重要基礎(chǔ)。
近期，中國科大田長麟實驗室、嚴以京實驗室和清華大學(xué)劉磊實驗室密切合作，應(yīng)用基于蛋白質(zhì)化學(xué)全合成方法制備了 Lys48 連接、Lys63 連接的雙泛素蛋白，并在蛋白質(zhì)化學(xué)合成過程中在 Ala46 位點上引入不同的光交聯(lián)基團。通過和標準泛素蛋白結(jié)合實驗，確認了雙泛素蛋白合成的有效性，并優(yōu)化了光交聯(lián)基團的反應(yīng)條件。在此基礎(chǔ)上，從哺乳動物細胞 HEK293 裂解液中通過光激活雙泛素蛋白，并應(yīng)用質(zhì)譜方法鑒定出多個能和 Lys48- 連接雙泛素、Lys63- 連接雙泛素結(jié)合的蛋白質(zhì)，為后續(xù)進一步分析這些雙泛素結(jié)合蛋白在細胞自噬、DNA 損傷修復(fù)等活動中的功能機制提供了重要的前期基礎(chǔ)。相關(guān)工作將為分析其他蛋白質(zhì)相互作用、細胞中配體 - 受體發(fā)現(xiàn)等重要科學(xué)問題提供可靠的方法學(xué)手段。
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