Nat Commun | 上海藥物所發展蛋白質C端化學修飾新方法
文章來源：上海藥物研究所 | 發布時間：2023-11-10 | 【打印】 【關閉】
蛋白質的化學修飾可改善蛋白的理化性質，賦予蛋白新的生理學功能，比如延長半衰期、標記靶標受體、調節蛋白-蛋白相互作用等，在生物技術及藥學研究中具有重要的意義。相較于蛋白質氨基酸側鏈及N端修飾技術的蓬勃發展，蛋白質C端修飾策略仍比較匱乏。其中，經典的C端修飾方法主要為化學酶法，需要在目標蛋白質的C端融合特定標簽，利用酶催化反應將合成的含有相應氨基酸序列的修飾片段共價偶聯到蛋白質的C端，具有一定的限制。另外，基于化學手段的蛋白質C端修飾方法還很缺乏。因此，開發新型的、純化學的、底物范圍廣泛的C端修飾策略具有重要意義。
在此基礎上，中國科學院上海藥物研究所黃蔚課題組于2023年11月7日在 Nature Communications發表了題為“C-terminal modification and functionalization of proteins via a self-cleavage tag triggered by a small molecule”的研究論文。
半胱氨酸蛋白酶結構域（CPD）已被廣泛用作蛋白質C端標簽以提高目標蛋白的可溶性表達。與其他標簽相比，催化量的肌醇六磷酸（InsP 6）即可實現CPD標簽的脫除。結合前期工作，研究人員推測在CPD的自裂解過程中可能存在硫酯中間體。因此，團隊推測額外加入的氨基化合物可與硫酯中間體反應形成新的酰胺鍵，在標簽脫除的同時實現對蛋白質C端的衍生化。
在本研究中，科研人員首先從氨基化合物濃度、InsP 6濃度、催化劑種類、緩沖溶液種類等多方面對反應條件進行了優化，并對氨基底物以及蛋白底物進行了拓展，轉化率最高可達95%以上。研究人員應用該策略實現了納米抗體藥物偶聯物、納米抗體糖/肽偶聯物、雙特異性抗體的制備以及抗體C端的熒光標記，展示了該策略具有廣泛的應用場景。
圖1. 小分子觸發的蛋白質C端修飾及功能化
該方法通過化學手段實現了蛋白的快速功能化，具有無需酶催化、位點特異性好、修飾效率高、底物范圍廣等優點，為當前蛋白C端修飾手段匱乏提供了有力的補充，具有較大的應用潛力。
圖2. 新方法具有良好的蛋白質、氨基底物兼容性以及廣泛的應用場景
上海藥物所博士研究生曾悅、施偉副研究員為論文共同第一作者，唐峰研究員為論文通訊作者，黃蔚研究員給予了大力支持。本研究得到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、上海市“揚帆計劃”、中國科學院特別研究助理項目、中國博士后科學基金、杭州創新創業領導團隊項目及臨港實驗室等項目的基金支持。
