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              首頁» 科研進展» 张文彬課題組在蛋白质异质索烃制备研究中取得重要进展

              张文彬課題組在蛋白质异质索烃制备研究中取得重要进展

              ?拓撲在數學上指圖形在連續形變中所保持不變的空間性質,在化學領域則被用來描述分子在不斷裂化學鍵的前提下保有的原子間和鏈段間的連接關系和空間關系。在高分子中,拓撲結構常常是調控高分子物理性能與功能的重要參數。在生命體系中,由于受到其生物合成機制的限制,新生蛋白質的主鏈拓撲結構均爲線性結構。然而,從自然界中存在的少數非線性拓撲蛋白質(如套索蛋白、打結蛋白以及索烴蛋白等)的例子中,人們發現拓撲結構可賦予蛋白質額外的穩定性和生物功能,因此拓撲調控可成爲蛋白質工程的一種新的策略。目前,人工設計的拓撲蛋白質結構仍然較少,其合成方法單一,亟需發展新的合成方法,以適應更多樣、更複雜的拓撲結構的制備。

                近期,张文彬課題組发展了一种“活性模板”合成方法,可一步在胞外或胞内实现蛋白质异质索烃的高效制备。“活性模板”的概念最早见于小分子机械互锁结构的制备。其主要利用金属离子预组装各反应组分并进而催化形成共价键,从而固定其机械互锁结构。该研究借鉴了这个方法,通过重新设计SpyTag-SpyCatcher复合物中三个片段(SpyTag/BDTag/SpyStapler)之间的连接关系,在三维空间中人为引入链缠结,从而开发了与生理条件兼容的可用于合成蛋白质异质索烃的 “活性模板”方法(图1),在细胞外或细胞内都实现蛋白质异质索烃的简单模块化合成。后期测试亦表明该种索烃化方式不会影响到蛋白质的三维结构,而且相对于线性结构和环状结构,索烃结构表现出更好的耐蛋白酶水解能力、耐加热变性以及耐机械变性的能力。这意味着蛋白质异质索烃结构在工业酶工程和蛋白质药物中具有一定的潜在应用价值。另外,该方法也展现出广阔的前景,不仅其效率有望利用定向进化技术得到进一步的提升,还有可能发展多种相互正交的活性模板,一步实现高级索烃的简洁制备。

               

                该研究近期在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201904943)。奇迹赌场博士生达晓娣为该论文第一作者,张文彬研究员为论文通讯作者。该工作得到国家自然科学基金和北京大学医学交叉研究种子基金的支持。

               

               

              图1. 蛋白质異質索烴的“活性模板”合成方法

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