Angew. Chem.：高效稳定的N 端半胱氨酸蛋白质定点修饰新突破

来源：X一MOL资讯

精准的蛋白质化学修饰是近年来化学生物学领域的研究热点之一。蛋白质的定点修饰可以调控或改变蛋白质的性质和功能，对构建抗体药物偶联物也极具意义。
近日，波士顿学院高建民教授实验室利用酰基迁移反应高效抑制了临-醛基苯硼酸和半胱氨酸的可逆反应，实现了N端半胱氨酸的多肽、蛋白质、噬菌体的快速、精准化学修饰。此反应基于该组已报道的工作（Chem. Sci., 2016, 7, 4589）：临-醛基苯硼酸在水溶液中可以快速地与N端半胱氨酸反应形成四氢噻唑，该五元环被氮-硼配位键稳定形成一个多环产物TzB。此反应具有速度快、选择性好、可逆等特点。近期取得新进展，在此反应基础上增加了一步酰基迁移便可将其转化为一个不可逆的反应，显著提高反应的稳定性，进而扩大其应用范围，并且新的反应继承了原反应速度快、选择性好等优点。

作者对比了KL42、硫酯、氰基苯并噻唑与半胱氨酸的反应。实验表明，与含有N端和内部半胱氨酸的多肽反应时，KL42只会准确地修饰N端半光氨酸，而氰基苯并噻唑会同时修饰N端和内部半胱氨酸。并且在低的浓度下（2 µM），1个小时以内KL42可以得到接近80%的转化率，而氰基苯并噻唑的转化率则低于10%。这些结果说明了KL42具有更好的化学选择性，并且起始物浓度对反应速度的影响不大。
作者进一步将此反应用于更复杂的蛋白质上，令人激动的是，在两小时内1当量的KL42可以高效的修饰带有N端半胱氨酸残基的偶氮还原酶或硫氧还蛋白（10 µM），并且不影响它们的活性。此外，连有生物素的KL42衍生物KL72可以有效地生物素化蛋白质并使其与链霉亲和素结合。

作者还构建了pIII 蛋白带有N端半胱氨酸残基的M13噬菌体展示多肽库，ELISA实验表明噬菌体可以有效地被KL72修饰并于链霉亲和素结合，而KL72无法修饰带有N端丙氨酸的噬菌体，再次证明此反应具有较高的化学选择性。更令人欣慰的是，KL72修饰没有明显影响噬菌体的感染性。表明此反应可用噬菌体pIII蛋白质定点修饰，进一步扩大噬菌体展示多肽库的多样性和可化学修饰的空间。
这一成果被发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，李开成博士和王文荐为并列一作，高建民教授为通讯作者。