通过后期可逆半胱氨酸掩蔽实现位点特异性蛋白质功能化

《Nature Communications》：Site-specific protein functionalization by late-stage reversible cysteine masking

　　

摘要

位点选择性功能化策略对于生成用于基础研究和生物医学应用的复杂蛋白质至关重要。然而，在整个蛋白质序列中实现精确转化仍然是一个重大挑战，通常需要结合正交手柄或序列干预的蛋白质工程来实现选择性。在此，我们报告了一种用于位点选择性蛋白质功能化的模块化策略，该策略通过后期可逆硫醇笼化实现了对所需半胱氨酸残基的选择性靶向。该策略涉及将蛋白质序列分割为两段，并暂时遮蔽天然半胱氨酸残基以实现化学选择性偶联，从而恢复全长蛋白并使其携带单个反应性半胱氨酸以供后期功能化使用。随后的脱笼步骤再生天然半胱氨酸残基，生成所需的位点特异性修饰蛋白，同时保持天然序列。我们通过多种转化展示了该策略的通用性，包括半胱氨酸芳基化、烷基化和消除，并通过高分辨率手段选择性修饰了 30 个实例证明了该方法的功效。此外，我们将该方法应用于编辑富含半胱氨酸的锌指，从而发现了具有增强 DNA 结合活性的高级类似物。所开发的可逆硫醇笼化方法的通用性和模块化建立了一个强大的位点选择性蛋白质修饰平台，为快速获得结构多样的蛋白质以供基础研究和治疗开发提供了便利。