为活细胞内的每一个蛋白质安装调控开关,我国

2019-09-11 07:06栏目:生命科学

为活细胞内的每一个蛋白质安装调控开关

在活细胞等复杂的生命体系中原位研究蛋白质功能具有重要的科学意义。以往在活细胞内开展的蛋白质原位研究只能在某些特定蛋白家族中应用,如何进一步发展广泛适用于不同类型蛋白家族的原位研究方法一直是困扰众多生物学家的科学难题。

值得一提的是,Nature杂志还在同期邀请礼和院士、蒋华良院士、郭子建院士、邵峰院士等进行了评述。

科技日报讯在活细胞等生理环境下开展蛋白质功能的原位研究具有重要的科学意义。近日,记者从北京大学了解到,北大化学与分子工程学院陈鹏课题组与王初课题组合作发展了一种在活体细胞或动物内瞬时激活蛋白质的普适性新技术,相关成果在线发表在《自然》杂志上。陈鹏课题组长期致力于发展蛋白质的原位激活技术,希望为活细胞内的每一个蛋白质安装“调控开关”。此前,他们提出了“化学脱笼”策略,可通过对蛋白质关键残基的化学保护和脱保护反应,实现对其活性的“关-开”调控。由于细胞内蛋白质的种类繁多、活性调控机制各异,目前该方法仍受可供脱笼的氨基酸种类限制,无法适用于所有蛋白质。为了解决这一瓶颈问题,陈鹏课题组与王初课题组合作提出了“邻近脱笼”的新策略。通过向蛋白质活性中心附近引入一种带有光保护基团的非天然酪氨酸,可实现对其活性的远程干扰和抑制;随后通过“光脱笼”反应将保护基团移除,重新恢复其活性。在此过程中,他们将可遗传编码的非天然氨基酸脱笼技术与计算机辅助设计筛选技术相结合,在一系列不同种类的蛋白质上实现了高时间分辨的原位激活,为在活细胞及活体动物内研究蛋白质的动态调控机制提供了一种普适性技术。利用这一新方法,研究人员建立并验证了“激酶正交激活和信号转导调控”“时间分辨的蛋白质组学分析”“基于毒素蛋白的抗肿瘤蛋白前药”等一系列原创应用。中科院院士张礼和指出,该工作是化学生物学领域的一项重要进展,为在活细胞及活体动物内开展蛋白质动态功能研究提供了关键技术,也为生物正交反应开拓了新的前沿方向。

该工作是计算机辅助分子设计与化学生物学研究有机结合的经典范例,为今后深入开展蛋白质动态修饰和化学干预研究提供了有力的工具,在从基础生物学研究到蛋白质药物研发等一系列领域都具有广阔的应用前景。相关研究成果近期在《自然》杂志上发表。图片 1图1. 邻近脱笼策略示意图

在复杂的生命体系中原位研究蛋白质功能具有重要的科学意义,但目前适用此类研究的技术十分有限。蛋白质原位激活的“功能获得型”方法具有高灵敏度和时间分辨率,但对于绝大多数蛋白质来说,目前还缺乏这类原位激活的技术手段。

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