论文部分内容阅读
来源于金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的分选酶Soraste A(Srt A)是一种转肽酶,负责将蛋白锚定在细菌细胞壁的肽聚糖层上。它能够识别蛋白质中的保守序列LPXTG(X=半胱氨酸以外的任意氨基酸),并从T与G之间断裂酰胺键,与底物形成硫酯-酶复合物中间体。带有多聚甘氨酸序列上的氨基作为亲核基团进攻硫酯-酶复合物中间体,与底物形成新的酰胺键,最终Srt A酶释放出来,完成底物蛋白与甘氨酸亲核化合物的连接。Srt A介导的连接反应(Srt-mediated ligation,SML)既可以用于分子间的偶联,也适用于分子内的连接,被广泛应用于多肽或蛋白质定点标记、蛋白质-蛋白质偶联、抗体定点修饰、多肽或蛋白质环化、蛋白质(酶)固定化和细胞或病毒颗粒标记。虽然SML作为一种强大的连接工具,已经被广泛应用,但仍然存在一些问题:(1)纯化步骤较多,产率下降;(2)反应过程中易生成水解副产物;(3)在液相环化反应中,易产生寡聚体副产物;(4)在合成二硫键环肽时(例如植物环蛋白),二硫键氧化与环化很难兼容;(5)合成富含二硫键环肽时,多对二硫键成键时易形成异构体。因此,在SML基础上发展一种新的连接策略,解决目前SML存在的问题,对提高连接产物的产率和扩大SML应用范围具有重要意义。为了解决上述问题,本论文通过在固相载体上负载含有LPXTG序列的多肽,Srt A直接识别载体上的多肽并切割,并能高效地与甘氨酸亲核底物实现原位连接或环化,一锅法生成连接产物。本论文主要研究结果如下:(1)合成RGD(Arg-Gly-Asp;RGD)多价大环肽。设计并多肽固相合成(Solid Phase Peptide Synthesis;SPPS)了含有1-3个RGD序列的线性肽,N端为多聚甘氨酸序列,C端带有Srt A识别序列LPETGGS,序列分别为NH2-G7RGDLPETGGS-COOH、NH2-G4(RGD)2LPETGGS-COOH、NH2-G(RGD)3LPETGGS。在液相体系中,Srt A介导的连接反应对线性肽进行环化,得到环肽产物,产率为38%-46%。含有不同RGD的环肽和线性肽用于细胞粘附竞争抑制实验,结果表明线性肽NH2-G4(RGD)2LPETGGS-COO H和环肽cyclo-(G7RGDLPET)对整合素αvβ3表现出良好的选择性结合能力。(2)Srt A在固相载体上对LPETG序列进行原位识别、切割并连接甘氨酸亲核底物。首次发现Srt A能够识别含有LPXTG基序的PEGA树脂支持的肽供体,并与含有寡聚甘氨酸的受体连接,一锅法生成连接产物。该方法解决了Srt A液相催化连接反应中易产生水解副产物、纯化步骤多、产率低等问题。并成功用于双功能肽合成(产率为52%-68%),多肽的脂质修饰(产率为61%),生物素化(产率为71%)和PEG化(产率为65%),以及蛋白质N-末端高效标记(产率为71%)。(3)Srt A在PEGA树脂上一锅法高效合成大环多肽和植物环蛋白。Srt A可以有效地识别锚定于PEGA树脂上含有C末端LPXTG基序和N-末端寡聚甘氨酸残基的双功能肽,并进行切割和原位环化产生环肽。该合成策略解决了Srt A液相合成环肽中易形成寡聚体和异构体副产物、纯化步骤多以及二硫键氧化与环化不兼容等问题。利用该策略头尾环化合成了抗菌牛乳铁蛋白肽LFcinB20-35,产率为67%。还可以用于合成含有一对和两对二硫键的植物环蛋白。例如,向日葵胰蛋白酶抑制剂-1(SFTI-1)和α-芋螺毒素MΠ(α-conotoxin MΠ)一锅法合成,产率为77%和61%。(4)Srt A在PEGA树脂上一锅法合成RGD环肽库。在PEGA树脂上多肽固相合成NH2-G5RGDXVLPETGGS-COOH序列。其中X突变为20种L-型氨基酸和19种D-型氨基酸。经Srt A介导的树脂上一锅法合成环肽,一步纯化得到含有39个RGD环肽的小肽库。这种树脂上介导环肽库合成方法解决了传统方法中合成步骤复杂、不易形成酰胺键环肽骨架等问题。利用表面等离子共振技术(Surface Plasmon Resonance Technique;SPR)和细胞粘附竞争抑制实验筛选RGD环肽与整合素(αvβ3和αvβ5)的特异性结合能力,获得了对整合素αvβ3选择性结合效果较好的环肽c-K(IC50=3.5μM)。