近日，合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院李宜明教授課題組在細(xì)胞穿梭、時(shí)間分辨的合成泛素探針工具研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果“Photocaging of Activity-based Ubiquitin Probes via a C-Terminal Backbone Modification Strategy”在國(guó)際知名化學(xué)期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表。

 

　　發(fā)展化學(xué)生物學(xué)方法實(shí)現(xiàn)活細(xì)胞內(nèi)高選擇性、且具有時(shí)間分辨率的蛋白功能調(diào)控，有助于更加深入的解析動(dòng)態(tài)的生物學(xué)過(guò)程。近期化學(xué)生物學(xué)的一些新突破，實(shí)現(xiàn)了時(shí)空分辨的蛋白質(zhì)活性操控，如嵌入“caged”氨基酸、光控組裝結(jié)構(gòu)域、APEX鄰近標(biāo)記等，極大推動(dòng)了動(dòng)態(tài)生物學(xué)過(guò)程的研究。在這一背景下，精準(zhǔn)合成的蛋白工具也可能用于活細(xì)胞內(nèi)動(dòng)態(tài)生物學(xué)事件的監(jiān)測(cè)，尤其是針對(duì)那些難以在細(xì)胞內(nèi)原位精準(zhǔn)組裝的翻譯后修飾蛋白體系。目前該方面的研究尚鮮有報(bào)道，其主要難點(diǎn)在于：1）精準(zhǔn)蛋白工具的體外合成；2）合成蛋白的細(xì)胞內(nèi)遞送；3）蛋白質(zhì)探針的時(shí)空分辨操縱。

 

　　論文《Photocaging of Activity-based Ubiquitin Probes via a C-Terminal Backbone Modification Strategy》報(bào)道了我校在時(shí)間分辨操控合成蛋白質(zhì)工具活性領(lǐng)域取得最新進(jìn)展。作者在泛素（Ub）的骨架上引入了鄰硝基芐基修飾的氨基酸，使得Ub探針在體外能夠?qū)崿F(xiàn)掩蔽與激活。接著作者將細(xì)胞滲透肽引入至探針的氮端獲取了穿膜探針，其能夠高效進(jìn)入活細(xì)胞中。接著作者使用穿膜探針在氧化應(yīng)激過(guò)程中繪制了去泛素化酶活性變化的時(shí)間分辨圖譜，發(fā)現(xiàn)此過(guò)程中許多去泛素化酶的活性呈現(xiàn)先下降再上升的趨勢(shì)。最后，作者還合成了尺寸更大、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的泛素鏈探針，并實(shí)現(xiàn)了其在活細(xì)胞內(nèi)的時(shí)間分辨激活。

 

　　該項(xiàng)目得到了“生物大分子動(dòng)態(tài)修飾與化學(xué)干預(yù)”重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目及國(guó)家級(jí)青年人才計(jì)劃資助。本校已畢業(yè)本科生王玉（現(xiàn)為我校與中科大聯(lián)合培養(yǎng)博士生）、我校碩士生陳競(jìng)楠為共同第一作者，李宜明教授為通訊作者。

 

　　近年來(lái)，李宜明教授團(tuán)隊(duì)圍繞細(xì)胞滲透型泛素家族活性探針的合成及應(yīng)用開(kāi)展研究。以通訊作者（共同）在Nat. Commun.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、CCS Chem.、Chem. Sci.等期刊發(fā)表多篇學(xué)術(shù)論文。主持/參加多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目。

 

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203792