近期中国医学科学院药物研究所谭忠平课题组在Chin Chem Lett发表文章，题目：Improved one-pot protein synthesis enabled by a more precise assessment of peptide arylthioester reactivity， doi: 10.1016/j.cclet.2024.110542.
蛋白质化学合成研究中首次发现，多肽硫酯在天然化学连接中的反应性与以往研究结果完全相反，这一发现大幅简化了基于一锅多片段连接与脱硫的蛋白质合成流程。
蛋白质化学合成已成为获取翻译后修饰蛋白、含非天然氨基酸蛋白及对表达系统有毒的蛋白的重要工具。其基本原理是通过固相多肽合成（SPPS）和硫酯交换得到活化的多肽硫酯，再通过天然化学连接（NCL）实现片段拼接并脱硫，生成全长蛋白。在现有的多种不同方法中，基于4-巯基苯乙酸添加剂（PNAS, 2007, 4846）、逐步肼氧化（ACIEE, 2012, 10347）、或2,2,2-三氟乙硫醇添加剂（JACS, 2014, 8161）等的天然化学连接的方法，因为能够简化合成过程并提高合成效率，是常被采用的方法。然而，这些方法因为需要通过硫醇交换来获得活化的多肽片段，导致合成整体操作复杂。为进一步提高合成效率，需要继续简化蛋白质合成过程，特别是去除多肽活化等步骤。
本文作者假设，通过利用芳基硫酯反应性的差异，应该可以在去除活化步骤的情况下，实现多个多肽片段的连接，同时，因为反应体系中不存在过多硫醇/硫酚的干扰，还可以实现一锅脱硫。在此前利用硫酯交换反应获得多肽芳基硫酯的研究中，研究人员发现，硫酯的反应性随着硫酚pKa的升高而升高。本研究使用直接合成法制备硫酯，通过比较17个硫酯的连接活性，得到的结果令人惊讶：硫酯反应性的变化趋势与此前的结果完全相反，pKa较小的硫酚所生成的芳基硫酯表现出较高的连接活性，且随着pKa的增大，活性逐渐降低。这一发现不但颠覆了以往研究，而且为简化蛋白质合成提供了新思路。基于该发现，作者首次实现了人黏蛋白1的一锅合成。
【作者简介】
谭忠平研究员2005年开始系统优化蛋白质和糖蛋白的化学合成技术。从2011年起，开始探索使用基于糖基化异形体分子库法的策略进行糖蛋白化学生物学研究。2018年后，进一步探索将化学、生物学、计算模拟与人工智能技术综合运用于深化蛋白质糖基化的研究和应用，力求在蛋白质糖基化的研究上取得新突破。经过多年的积累，谭忠平团队已在蛋白质和糖科学领域开发出了一系列创新研究策略，成功解决了多个棘手的科学难题，率先揭示并系统阐述了蛋白质O-糖基化结构与性能之间的关系，并将其成功应用于蛋白质的糖基化改造中，为生物医药的发展做出了积极的贡献。
