基于正交脱笼策略的蛋白质在体激活技术系列进展

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。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”。课题组先前提出的“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。然而,受可供脱笼的氨基酸种类的限制,该方法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基于“邻近脱笼”策略的新方法——CAGEprox,极大地扩展了脱笼策略的适用范围。该方法通过在目标蛋白活性中心邻近位点定点引入侧链保护的非天然氨基酸,来实现对其活性的抑制和激活。在该方法中,王初课题组发挥自身在蛋白质功能位点计算方面的经验,建立了一个虚拟筛选合适邻近激活位点的计算模型和流程,避免了繁琐的人为实验操作,极大地提高了CAGE-prox方法的成功率和普适性。两个课题组合作分别在一系列不同类型的蛋白上展示了CAGE-prox方法在活体环境下瞬时激活目标蛋白的普适性。其中,结合CAGE-prox和王初课题组在定量化学蛋白质组学领域的技术优势,两个课题组合作开发了具有时间分辨率的定量蛋白质组学技术,对细胞凋亡这一动态生物学过程中蛋白质水解的底物进行了捕捉和鉴定,为理解凋亡动态的过程提供了有力的支撑。

生物正交剪切反应及其应用

生物正交反应在化学生物学的研究中发挥着越来越重要的作用.传统的生物正交反应以新化学键生成的连接反应为主,其在实现生物分子的"标记"、"示踪"和"捕捉"等研究中发挥着重要作用.近年来,一类新兴的反应类型——以化学键断裂为基础的生物正交剪切反应逐渐发展起来,并在分子的"释放"、"激活"和"操控"等方面得到了越来越广泛的应用.本文首先重点介绍了生物正交剪切反应,总结了这些反应的特点、适用范围和已经实现的用途.随后通过具体的例子介绍了这些反应在化学生物学中的应用,包括小分子前药的激活、蛋白质功能的调控、细胞的工程化等.最后文章对生物正交剪切反应的发展趋势进行了展望.