p53dim是源于肿瘤抑制蛋白p53的一个同质二聚缠结基元。在该工作中,研究者在其二聚界面通过突变引入带电残基,利用静电作用“同类相斥、异类相吸”的特点,使同质二聚体变得不稳定,得到一对异质二聚的p53dim缠结基元:X+(T5R/Q7R)和X-(T5E/Q7E)(其中T为苏氨酸,Q为谷氨酰胺,R为精氨酸,E为谷氨酸)。该基元可在细胞内选择性诱导两条不同蛋白质链缠结组装,结合彼此正交的分离型内含肽介导的偶联关环反应,就可制备含有不同目标蛋白的蛋白质异质索烃。而通过分别表达含有2个或3个串联X-基元的大环蛋白骨架和与之缠结组装的含有1个X+基元的小环蛋白基元,结合彼此严格正交的分离型内含肽主链偶联反应和谍标签-谍捕手侧链偶联反应,即可进一步在细胞内原位实现蛋白质[3]索烃和[4]索烃的高效合成。该体系还容许通过基因编码在小环内插入多种不同结构的目标蛋白质(如人表皮生长因子受体2的亲和体AffiHER2和超折叠绿色荧光蛋白sfGFP),为构建兼具多价性和稳定性的功能蛋白质提供了优良的结构骨架。此类含有AffiHER2的高阶蛋白质索烃可被看成是多价的人工抗体类似物,因此命名为[n]索烃抗体(如[3]catbody和[4]catbody)。[n]索烃抗体展示了比野生型AffiHER2更高的亲和力和稳定性。例如,[4]索烃抗体的亲和力提升了约8倍,而其在小鼠体内的半衰期也从前体的~0.5小时延长到了~5.1小时,并可在肿瘤处实现富集。该工作使复杂高阶索烃的生物合成成为可能,并揭示其在蛋白质药物开发中富具前景。
该研究近期在线发表于Journal of the American Chemical Society。北京大学化学与分子工程学院博士后吴文豪为该论文第一作者。北京大学化学与分子工程学院张文彬教授和中国科学院过程工程研究所魏炜研究员为论文共同通讯作者。该工作得到了北京分子科学国家研究中心,科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京大学临床医学+X青年专项、生化工程国家重点实验室开放基金以及中国博士后科学基金的资助。
原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c06169