Nat Commun | 上海药物所黄蔚课题组发展蛋白质C端化学修饰新方法
蛋白质的化学修饰可改善蛋白的理化性质，赋予蛋白新的生理学功能，比如延长半衰期、标记靶标受体、调节蛋白-蛋白相互作用等，在生物技术及药学研究中具有重要的意义。相较于蛋白质氨基酸侧链及N端修饰技术的蓬勃发展，蛋白质C端修饰策略仍比较匮乏。其中，经典的C端修饰方法主要为化学酶法，需要在目标蛋白质的C端融合特定标签，利用酶催化反应将合成的含有相应氨基酸序列的修饰片段共价偶联到蛋白质的C端，具有一定的限制。另外，基于化学手段的蛋白质C端修饰方法还很缺乏。因此，开发新型的、纯化学的、底物范围广泛的C端修饰策略具有重要意义。
在此基础上，中国科学院上海药物研究所黄蔚于2023年11月7日在Nature Communications发表了题为“C-terminal modification and functionalization of proteins via a self-cleavage tag triggered by a small molecule”的研究论文。
半胱氨酸蛋白酶结构域（CPD）已被广泛用作蛋白质C端标签以提高目标蛋白的可溶性表达。与其他标签相比，催化量的肌醇六磷酸（InsP6）即可实现CPD标签的脱除。结合前期工作，研究人员推测在CPD的自裂解过程中可能存在硫酯中间体。因此，团队推测额外加入的氨基化合物可与硫酯中间体反应形成新的酰胺键，在标签脱除的同时实现对蛋白质C端的衍生化。
在本研究中，研究人员首先从氨基化合物浓度、InsP6浓度、催化剂种类、缓冲溶液种类等多方面对反应条件进行了优化，并对氨基底物以及蛋白底物进行了拓展，转化率最高可达95%以上。研究人员应用该策略实现了纳米抗体药物偶联物、纳米抗体糖/肽偶联物、双特异性抗体的制备以及抗体C端的荧光标记，展示了该策略具有广泛的应用场景。
图1. 小分子触发的蛋白质C端修饰及功能化
该方法通过化学手段实现了蛋白的快速功能化，具有无需酶催化、位点特异性好、修饰效率高、底物范围广等优点，为当前蛋白C端修饰手段匮乏提供了有力的补充，具有较大的应用潜力。
图2. 新方法具有良好的蛋白质、氨基底物兼容性以及广泛的应用场景
上海药物所博士研究生曾悦、施伟副研究员为论文共同第一作者，唐峰研究员为论文通讯作者，黄蔚研究员给予了大力支持。本研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、上海市“扬帆计划”、中国科学院特别研究助理项目、中国博士后科学基金、杭州创新创业领导团队项目及临港实验室等项目的基金支持。
全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-42977-x
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