蛋白質N端選擇性仿生轉氨化合成抗HIV藥物取得進展

　　蛋白質的定點修飾是通過化學反應對蛋白質特定位點進行修飾，從而達到對蛋白質改性或對其進行標記等一系列目的。蛋白質的定點修飾對反應條件嚴格：反應需在水相溶液中進行，同時蛋白質其它側鏈基團不參與反應。近日，上海交通大學特別研究員王平課題組與中國科學院昆明動物研究所研究員鄭永唐課題組合作，發展了一種由仿生的鄰醌介導對蛋白N-端進行選擇性修飾的方法，并將其運用于蛋白質標記和抗HIV藥物研發等領域。

　　蛋白質的N-端-α胺基相較于賴氨酸的ε胺基有較低的pKa，因而更具有親核性，是蛋白質定點修飾的理想位點。自然界中，銅胺氧化酶催化酪氨酸的側鏈酚基被氧化成鄰醌，鄰醌可將體系內的一級胺氧化成醛、酮基。受此啟發，科研人員發展了蛋白質仿生轉氨化的方法。通過篩選多種鄰醌類化合物與模板肽進行反應，發現鄰醌試劑在pH 6.5的緩沖水溶液中具有最高活性，能在2小時內將N-端為甘氨酸的模板肽8轉換為醛，隨后與乙氧基胺作用產生更穩定的肟產物9，兩步總轉換率達到91%，而模板肽中的賴氨酸ε胺基在該反應條件下產生的副反應低于1%。該氧化條件適用于N-端為精氨酸、亮氨酸，賴氨酸，甲硫氨酸、谷氨酸，天門冬氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸和天門冬酰胺等多肽的修飾，均能以高產率獲得修飾多肽。

　　隨后，該方法被應用于蛋白質目標物泛素及肌紅蛋白的修飾，均能以70%以上的轉化率得到目標肟產物及生物素標記的肌紅蛋白修飾產物。由于反應條件對蛋白序列中游離的半胱氨酸巰基并不耐受，科研人員進而發展了光敏保護基策略，即先將蛋白質中游離的半胱氨酸與小分子2-硝基胡椒芐溴反應而被選擇性保護，隨后進行轉胺化反應，最后通過光解脫除保護基，即得到目標修飾蛋白質。反應過程中不需額外分離手段，只需通過簡單萃取去除小分子反應物即可，最大限度地維持了蛋白質的三級結構。科研人員將該策略應用于含游離半胱氨酸的SUMO2和RNF4蛋白質的轉胺化。

　　蛋白質趨化因子CCL4是HIV輔助受體CCR5的配體。科研人員利用該策略對CCL4的N-端進行轉胺化修飾，快速得到一系列修飾蛋白質29-45。抗HIV-1活性體外實驗表明，帶修飾蛋白質30和31的抗HIV-1活性相較于表達的CCL4活性有顯著提高。該實驗表明，通過蛋白質化學合成與定點修飾聯用可以在短時間內得到大量不同修飾的蛋白質，可為抗HIV蛋白質類藥物的制備提供技術手段。

　　相關研究成果發表在Nature Communications上。王平和鄭永唐為論文共同通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金委員會和中科院個性化藥物先導專項的支持。

HIV輔助受體CCR5配體CCL4的N-端修飾及其抗HIV-1活性研究