大家好，本周分享的是发表在Biochemistry上的一篇关于赖氨酸标记的文章，题目是Site-Selective Lysine Reactions Guided by Protein–Peptide Interaction，通讯作者是来自香港中文大学化学系的夏江副教授，研究方向是蛋白质化学，生物正交化学和化学生物学。

发生在赖氨酸上的翻译后修饰如乙酰化、甲基化等都具有良好的位点选择性和特异性，这种精确修饰蛋白质组中特定蛋白质中的单个赖氨酸的选择性目前仍然是非酶促蛋白质反应上的挑战。这种选择性包括了赖氨酸的ε-胺基与其他蛋白上的反应基团的区分，以及从许多个赖氨酸ε-胺基和蛋白质的N-末端胺基中精确定位一个特定赖氨酸的ε-胺基。不使用酶或遗传修饰，人们已经开发出许多利用化学选择性来靶向特定种类的氨基酸的生物正交反应。

然而，仅仅基于化学反应性是不可能将天然蛋白质中的一个半胱氨酸与另一个半胱氨酸或另一个赖氨酸区分开来的。实现精确的位点选择性的其中一种策略是利用邻近诱导（proximity-induced）的方式，区分化学反应性相同但位于蛋白质不同部分的两个化学基团。这种方法是在一个小分子或特异性结合蛋白质的确定位置的短肽上配置反应基团，反应基团的反应性必须足够温和，以使得非特异性反应保持在最低水平。当反应基团位于蛋白质中特定的官能团附近时，将会自发地与其发生反应。

在本篇文章中，作者通过合成带有氟代硝基苯，异硫氰酸酯、二醛和苯基酯等的结合肽，利用这些预先设置肽中的反应基团与蛋白质的赖氨酸侧链ε-胺基的共价连接，实现了对含有多个赖氨酸残基的天然蛋白质中单个赖氨酸的ε-胺基的位点特异性靶向修饰。这种特异性的修饰是由短肽与蛋白的相互作用所引导的，临近的限制将反应限制在靶蛋白的选定区域。

具体来说，作者首先检查了Csk SH3与短肽的复合物结构，在短肽的合适位置上替换成两种合成的氟代二硝基苯（FDNB）类似物X，然后与重组纯化的Csk SH3蛋白一起孵育。SDS-PAGE结果表明FDNB与胺基的反应是可以用于邻近诱导的反应。

接下来，他们对不同的蛋白如SUMO, Atg8家族的拟南芥ATG8和哺乳动物LC3，针对性地合成了带有不同的反应基团的肽，在所有测试的蛋白质中证实了精确的位点选择性，并通过质谱确认LC3蛋白上的反应位点。他们还在Hela细胞裂解液上使用带荧光的合成肽的探针，确认了在复杂混合物环境下其与LC3反应的特异性，并且发现它可以适应大多数缓冲液。

本文开发了一种基于邻近策略的选择性赖氨酸标记。在含有多个赖氨酸的蛋白上实现位点特异性反应的方法，通过对反应基团的反应性，引导肽的侧链等进行设计，通过非酶促反应，可以在序列和结构同源程度很高的蛋白之间实现基于活性的区分。

作者：CYao

原文引用：

DOI：10.1021/acs.biochem.8b01223

原文链接：

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.biochem.8b01223

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