J. Am. Chem. Soc. | 当天合成折叠蛋白
学术
2024-10-29 20:02
北京
大家好，今天给大家介绍一篇发表在JACS上的文章“Same Day Access to Folded Synthetic Proteins”，文章的通讯作者是MIT化学系的Bradley L. Pentelute，他们课题组专注于开发新的蛋白质修饰合成技术。了解蛋白质功能是现代生物学的基石，但往往分离和纯化这些蛋白质可能需要数天到数月的时间。在本文中，作者发现化学合成的蛋白副产物上的化学修饰往往会极大影响蛋白质的折叠行为并产生不同生物物理特性，进而可以帮助人们通过不同的折叠策略在数小时内分离功能性的单结构域蛋白。作者首先用此前开发的自动化快速流动肽合成系统(automated
fast-flow peptide synthesis, AFPS)结合基于Fmoc的固相合成方法在几个小时内合成了目标蛋白的粗产物，但这一产物中往往包含着天然序列的缺失或插入，这可能导致因此产生的副产物蛋白的折叠稳定性大大降低。因此作者假设，这些结构在蛋白折叠后能与天然折叠蛋白很好区分开，作者基于这一原理对于每种蛋白进行专门选择，从而可以大大加快蛋白质的纯化过程。作者首先选择ERG蛋白的PNT结构域作为模型底物进行研究，这一94肽的蛋白粗产物在液相的洗脱曲线表明其中存在许多相似的化学结构，因此无法直接通过色谱进行分离。但作者认为ERG的副产物蛋白在折叠后由于随机结构重排，可能导致表明疏水性增加，所以作者对这一蛋白进行逐级增强的硫酸铵盐切割，逐渐增加的盐浓度会从蛋白暴露的疏水片段中逐步剥离水合分子，从而选择性地沉淀蛋白。所以随着盐浓度的增加，因折叠而改变构象的副产物会逐渐减少，在较高的硫酸铵盐浓度下，作者通过反向液相色谱分析发现天然ERG是粗合成混合物中亲水性最强的组分。根据这一原理，作者在盐析后还衔接了HIC疏水作用色谱的方法对折叠蛋白进行进一步分离，天然蛋白在第一个主峰下洗脱，从而快速得到了较纯的天然ERG蛋白。作者之后又基于天然序列的蛋白在折叠后具有更强的温度稳定性、酸稳定性等性质快速纯化了Thioredoxin等蛋白，值得注意的是，包括蛋白的合成时间在内，所有的折叠、纯化流程可以在一个工作日内完成，减少了多次纯化和冻干的步骤，可能被应用于更大量和更简便的蛋白制备中。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c05121原文引用：DOI： 10.1021/jacs.4c05121
