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含有光交聯基團的雙泛素蛋白化學全合成及不同類型雙泛素特異性結合蛋白的質譜鑒定
近日，中國科學技術大學生命科學學院、合肥微尺度物質科學國家實驗室教授田長麟和清華大學教授劉磊合作，基于蛋白質化學全合成方法制備了不同類型的雙泛素蛋白，在特定位點引入光活化交聯基團，并成功鑒定高選擇性雙泛素結合蛋白。相關研究成果以 Chemical synthesis of diubiquitin-based photoaffinity probes for selectively profiling ubiquitin-binding proteins 為題發表在《德國應用化學》（Angewante Chemie Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201611659）上，該文章于 2 月 1 日在網上公開發布。
泛素化修飾是蛋白質翻譯后修飾中非常復雜的一類體系，目前發現存在 8 種多泛素連接方式，分別在泛素蛋白的 Met1、Lys6、Lys11、Lys27、Lys29、Lys33、Lys48、ys63 等不同位點上接入下一個泛素蛋白。這些不同類型的蛋白質多泛素修飾在細胞自噬、蛋白酶體降解、細胞信號傳導及 DNA 損傷修復等生命活動中執行非常多樣的功能。但是，目前針對多泛素蛋白的生物法制備較為困難，導致選擇性識別并結合多泛素修飾的蛋白質的了解非常貧乏。近年來，中國科大田長麟實驗室和清華大學劉磊實驗室通過緊密合作，在蛋白質化學全合成尤其是含有特種標記、翻譯后修飾的膜蛋白、蛋白質復合物的化學全合成及組裝等方面取得了多項重要突破（Angew Chemie 2013, 52:9558，JACS 2014, 126:3695，Angew Chemie 2015, 54:14276，JACS 2016, 128:3553 等），并于近期發展了蛋白質泛素化修飾的化學合成技術并應用于含泛素化修飾核小體的冷凍電鏡 (cryo-EM) 結構解析（ChemBioChem 2017, 18:176）。這些為基于蛋白質化學全合成制備含有光交聯基團的不同類型雙泛素蛋白制備和高選擇性結合蛋白的質譜鑒定提供了重要基礎。
近期，中國科大田長麟實驗室、嚴以京實驗室和清華大學劉磊實驗室密切合作，應用基于蛋白質化學全合成方法制備了 Lys48 連接、Lys63 連接的雙泛素蛋白，并在蛋白質化學合成過程中在 Ala46 位點上引入不同的光交聯基團。通過和標準泛素蛋白結合實驗，確認了雙泛素蛋白合成的有效性，并優化了光交聯基團的反應條件。在此基礎上，從哺乳動物細胞 HEK293 裂解液中通過光激活雙泛素蛋白，并應用質譜方法鑒定出多個能和 Lys48- 連接雙泛素、Lys63- 連接雙泛素結合的蛋白質，為后續進一步分析這些雙泛素結合蛋白在細胞自噬、DNA 損傷修復等活動中的功能機制提供了重要的前期基礎。相關工作將為分析其他蛋白質相互作用、細胞中配體 - 受體發現等重要科學問題提供可靠的方法學手段。
