環(huán)肽類化合物是一類具有廣闊前景的候選藥物分子庫(kù)。類似于抗體類藥物，它們與靶點(diǎn)分子的結(jié)合能力強(qiáng)，同時(shí)，環(huán)肽對(duì)蛋白酶穩(wěn)定性比抗體更高。通過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，噬菌體展示、mRNA展示等高通量篩選技術(shù)的出現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于發(fā)掘具有生物活性的環(huán)肽分子。在篩選過(guò)程中，常用的多肽環(huán)化的方法如圖1所示，包括構(gòu)建二硫鍵、硫醚鍵等，但這些方法都存在一些局限性，比如：二硫鍵并不穩(wěn)定，鹵代物形成硫醚無(wú)法保留環(huán)中的巰基。相比之下，氰基苯并噻唑（CBTz）與N端的半胱氨酸的高效和高選擇性反應(yīng)可以回避這些問(wèn)題。
圖1：常用的多肽環(huán)化方法 圖2：通過(guò)基因重組導(dǎo)入非天然氨基酸，同時(shí)形成環(huán)肽 基于此，阿姆斯特丹自由大學(xué)的Jongkees課題組合成了含有氰基苯并噻唑的非天然氨基酸并通過(guò)基因重組完成體外翻譯，成功合成了環(huán)肽化合物，并期待將這一方法應(yīng)用在mRNA展示技術(shù)中。通過(guò)4步的有機(jī)合成，作者得到了含有氰基苯并噻唑的非天然氨基酸；隨后，通過(guò)一種RNA酶將它連接到轉(zhuǎn)運(yùn)RNA上，并在體外翻譯過(guò)程中完成了基因重組，同時(shí)合成環(huán)肽類化合物（圖2）。但是，在翻譯的過(guò)程中， 作者發(fā)現(xiàn)了副產(chǎn)物的存在；通過(guò)分析這些副產(chǎn)物，作者針對(duì)性地優(yōu)化了體外翻譯過(guò)程：抑制特定的轉(zhuǎn)運(yùn)RNA、改變翻譯時(shí)長(zhǎng)和模板，最終成功高效地得到了目標(biāo)產(chǎn)物。為了驗(yàn)證該方法的普適性，作者測(cè)試了不同的多肽長(zhǎng)度；為了驗(yàn)證該方法的生物正交性，作者也嘗試了不同的反應(yīng)，包括雙環(huán)形成和加成反應(yīng)等。同時(shí)，考慮到氰基苯并噻唑無(wú)法應(yīng)用在固相合成中，作者優(yōu)先合成氰基苯并噻唑和半胱氨酸的產(chǎn)物，并使用烯丙基保護(hù)C端，再選擇性地脫保護(hù)，隨后在固相樹(shù)脂上進(jìn)行環(huán)化，實(shí)現(xiàn)了多肽的固相合成：一個(gè)具有抗流感活性環(huán)肽的類似物。然而，之后的生物活性測(cè)試表明，這一環(huán)肽完全喪失了抗流感能力。作者認(rèn)為這是因?yàn)榍杌讲⑧邕蚝桶腚装彼岬沫h(huán)化產(chǎn)生了不同于常見(jiàn)硫醚環(huán)化的構(gòu)象，并通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬和結(jié)合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。 這一高效高選擇性的多肽環(huán)化策略，為mRNA展示技術(shù)和多肽類藥物篩選提供了新的選擇。同時(shí)，氰基苯并噻唑環(huán)化對(duì)于環(huán)肽構(gòu)象的影響表明這類多肽化合物能展現(xiàn)出完成不同于現(xiàn)有環(huán)肽的結(jié)合能力。 論文信息 An Efficient, Site-Selective and Spontaneous Peptide Macrocyclisation During in?vitro Translation Dr. Minglong Liu, Ryoji Yoshisada, Avand Amedi, Antonius J. P. Hopstaken, Mirte N. Pascha, Dr. Cornelis A. M. de Haan, Dr. Daan P. Geerke, Dr. David A. Poole III, Dr. Seino A. K. Jongkees Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202203923
