推薦一篇發(fā)表在Nature Communication上的論文，題目是“De novo design and directed folding of disulfide bridged peptide heterodimers”，通訊作者是廈門大學(xué)的吳川六教授，華盛頓大學(xué)的David Baker教授和蘇州大學(xué)的姚宏偉教授，他們的研究方向分別是蛋白質(zhì)-多肽分子相互作用，蛋白質(zhì)設(shè)計，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能。
天然存在的多肽異聚體通常由非共價相互作用驅(qū)動，這導(dǎo)致形成的多肽異聚體不牢固，以及非特異性聚集，這里作者報道了一種設(shè)計和合成具有相互正交性的二硫橋聯(lián)多肽異質(zhì)二聚體的一般策略。作者之前報道了鏈內(nèi)的二硫鍵形成方法，是通過半胱氨酸和青霉胺配對連接。作者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在多肽混合液中加入硒代半胱氨酸時，會使得主要產(chǎn)物為二硫橋在鏈間形成，這種異聚體的形成是由于巰基二硒化物在兩個多肽上的不同交換模式導(dǎo)致的。
接著，作者以1kv0這個結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行異質(zhì)二聚體設(shè)計，通過去除多余的結(jié)構(gòu)域，嫁接一個β-turn基序，引入青霉胺突變，計算模型證實(shí)，在β-發(fā)夾上引入的青霉胺（Penicillamine, Pen）突變對結(jié)構(gòu)無影響。我們進(jìn)一步在β-發(fā)夾末端安裝了一個非原生的Cys-Pen二硫鍵，通過大環(huán)化來約束結(jié)構(gòu)。最后，我們進(jìn)行了基于結(jié)構(gòu)的計算序列設(shè)計，以改善復(fù)合體的折疊。這種異聚體的設(shè)計需要注意不能有大面積疏水基團(tuán)，因?yàn)槭杷鶊F(tuán)的聚集會影響二硫鍵的連接。
隨后，作者將這類設(shè)計推廣到其他結(jié)構(gòu)類型的肽段，這些肽段沒有大面積的非極性表面積，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證均表明，可以通過在緩沖液中加入硒代半胱氨酸，使不同肽段之間形成二硫鍵。
類似的方法，還可以用于設(shè)計形成三聚體，兩個不同的異質(zhì)二聚體中的一個單體通過煙草蝕刻病毒（TEV）蛋白酶識別基序連接，在緩沖液中將鏈接的肽和其他兩個單體氧化生成正確配對的異三聚體，再通過HPLC和蛋白酶消化LC-MS表征進(jìn)行鑒定，交聯(lián)的異質(zhì)三聚體可以通過還原試劑或TEV蛋白酶來解離，該方法為開發(fā)具有氧化還原和蛋白水解反應(yīng)的誘導(dǎo)二聚和解離系統(tǒng)提供了一種方法。
總之，作者報道了設(shè)計和合成鏈間二硫橋肽異質(zhì)二聚體相互正交的方法，這些異質(zhì)二聚體不僅可以作為生成功能分子的支架，還可以作為蛋白標(biāo)記和交聯(lián)雜化構(gòu)建的化學(xué)工具。 原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-29210-x文章引用：DOI：10.1038/s41467-022-29210-x
