张文彬课题组发展蛋白质体内拓扑工程新方法

http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.7b00104
Liu, D.; Wu, W.-H.; Liu, Y.-J.; Wu, X.-L.; Cao, Y.; Song, B.; Li, X.; Zhang, W.-B.* Topology Engineering of Proteins in Vivo Using Genetically Encoded, Mechanically Interlocking SpyX Modules for Enhanced Stability. ACS Cent. Sci. 2017, DOI: 10.1021/acscentsci.7b00104.
 

  在这篇文章中，我们利用SpyTag-SpyCatcher反应对和p53dim构建了SpyX的蛋白质机械互锁基元，在体内实现了对蛋白质拓扑结构的广泛调控，通过体内直接表达即可得到包括蛋白质索烃，“强制型”二聚体和星形蛋白质在内的多种蛋白质拓扑结构。具体而言，SpyX包含AXB和BXA两种构建方式，其中BXA显示出比AXB更好的索烃化效率，而BXA得到的蛋白基元也具有比AXB更好的稳定化效果。这和其组成基元在三维空间中排列是密切相关的。对于蛋白的拓扑调控具有以下优点：（1）得到具有两个N端和两个C端的多官能化蛋白质样品，可以应用于水凝胶等用途；（2）得到“强制”二聚体，即使在低浓度也不解离，这对于那些在二聚状态下才能实现功能的蛋白具有潜在的重要意义；（3）互锁结构可以显著增进样品对于酶切的稳定性，有望增加蛋白质药物在体内的循环时间。拓扑工程是对于传统蛋白质工程方法（包括定向进化和环状排列等）的一种重要的补充。它在不改变蛋白质野生型序列的前提下实现了对蛋白质的稳定性和功能的有效改进。

  该工作得到了科技部863计划、国家自然科学基金委和中组部青年千人计划的资助和支持。