蛋白质糖基化是一种非常普遍的蛋白质翻译后修饰,影响蛋白质的折叠、稳定性、生物活性和相互作用等。然而,天然糖蛋白中寡糖链具有显著的异质性和序列依赖性,严重阻碍着糖蛋白的基础生物学研究以及在生物药物方面的应用。
近日,南开大学轩维民研究员和北京大学董甦伟研究员合作,利用基因密码子扩展技术以及酰基肼与还原性糖在温和条件下的特异性的化学偶联反应,发展了一种使用还原性糖对蛋白质进行位点选择性修饰的新方法。该方法使用相对廉价易得的还原型糖,不受蛋白质序列限制,与酶催化的转糖反应兼容,具有一定的应用前景。该工作近期发表于Angewandte Chemie International Edition,2022,e202116545。
首先作者对正交氨酰tRNA合成酶进行定向进化改造,获得能够高效编码L-天冬氨酸-4-苄酯(BnD)的突变体;蛋白质中BnD通过肼解可完全转化为丙氨酸-β-酰肼 (Aβz)。接下来,作者对还原性糖底物的适用范围进行了考察,结果表明N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)具有较高的转化率以及优异的修饰位点选择性,且二糖(N,N'-二乙酰基壳二糖、乳糖以及D-纤维二糖)、三糖(麦芽三糖)和四糖(阿卡波糖)等寡糖都可以与蛋白质中Aβz进行高效、特异性的偶联。 该工作实现了不同还原糖对蛋白质进行位点特异性修饰,且不受蛋白质序列限制。更重要的是,所得的Aβz-GlcNAc与N-GlcNAc结构非常相似,可以通过内切糖苷酶催化的转糖基化反应引入结构更为复杂的聚糖链。总而言之,该工作为制备均质糖蛋白提供了创新方法,有助于解决糖蛋白基础研究和应用中的挑战。 论文信息 Site-Specific Protein Modification with Reducing Carbohydrates Qifan Wu, Weidong Dong, Hui Miao, Qian Wang, Prof. Dr. Suwei Dong, Prof. Dr. Weimin Xuan Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202116545