尊敬的各位同仁，本周我们分享一篇发表在《美国化学会志》（JACS）上的重要文章。该文题为“A Versatile ‘Synthesis Tag’ (SynTag) for the Chemical Synthesis of Aggregating Peptides and Proteins”，通讯作者为苏黎世大学化学系的Nina Hartrampf教授。Nina Hartrampf教授课题组的主要研究方向是通过有机化学、自动化流式合成以及化学生物学手段，探索天然和人造生物聚合物的特性与应用。
固相肽合成（SPPS）和天然化学连接（NCL）是获取原本难以获得的肽和蛋白质的强大方法。然而，许多序列难以通过 SPPS 制备，且经切割的肽通常在水中的溶解度较低。为了解决这些难题，他们开发了一种由六个精氨酸通过可切割的 MeDbz 连接子与目标序列相连的“合成标签”。“SynTag”有效地改善了“难序列”的批次和流动 SPPS，提高了切割肽的水溶性，并通过水解或肽硫酯直接获得天然序列，以供 NCL 使用。他们通过首次仅用一次 NCL 化学合成 MYC 转录激活域，展示了其效用。
本文作者因此开发了一种用于固相多肽合成的合成标签（SynTag）。该标签不仅能够有效抑制多肽的聚集，还能显著提高多肽的溶解度。
作者选择了一种较短且易于聚集的多肽Barstar作为研究模型。通过在其C端连接不同序列，作者旨在筛选出能够有效抑制多肽聚集的标签。实验结果显示，[Arg(Pbf)]6在C端连接时显著抑制了多肽的聚集，并大幅提高了粗产物中目标多肽的纯度和产率。进一步研究表明，这种抑制效果在多种多肽上均表现明显。为了探究[Arg(Pbf)]6发挥作用的机制，作者采用了红外光谱和固体核磁共振技术，发现该标签能够将多肽从易聚集的β-链构象转变为α-螺旋和β-片层构象的混合体。
图 1. 基于流体的固相肽合成开发了一种广泛适用的合成标签（SynTag），该标签显著提高了肽粗品的纯度和溶解度。（A) 化学蛋白质合成通常包括两个步骤：逐步固相肽合成（SPPS）和天然化学连接（NCL）。主要挑战是：(I) SPPS 的序列依赖性，导致“难合成肽”（易聚集），产率和纯度低；(II) 最终肽片段溶解度低，不利于高效液相色谱（HPLC）和 NCL。(B) 聚集和溶解度对超高效液相色谱（UHPLC）分析的影响，以四种肽为例：NBDY、Barstar[75−90]、Aβ和 MYC。聚集增加副产物，低溶解度导致 UHPLC 峰展宽。为减少峰展宽，Aβ加载量较少，因此吸光度较低。(C) 流体肽合成允许在线紫外-可见光监测，通过 Fmoc 去保护峰变化检测聚集现象。树脂团聚降低偶联效率，影响粗品纯度。本研究开发了一种通用 SynTag，减少聚合，提高粗肽溶解性，并提供天然肽或 NCL 底物。
图 2.在流式和批次固相肽合成中，六精氨酸（Pbf）的 C 端序列可减少聚集现象。（A）通过在线紫外 – 可见光谱（310 纳米）检测 Fmoc 脱保护峰展宽，以表示不同氨基酸标签在流式固相肽合成中对 Barstar[75−90] 聚集程度和起始时间的影响。所有肽均在 90°C 下通过 AFPS 合成。（B）在线紫外 – 可见光谱检测到的聚集现象直接反映了切割和脱保护后的 Barstar[75−90] 和 hGH[176−191]F176Y（简称为 hGH[176−191]）粗品的纯度。粗略的（C）通过超高效液相色谱法（214 纳米）测定纯度。添加 C 端而非 N 端的 [Arg(Pbf)]6 可提高室温下通过批次固相肽合成法合成的 Barstar[75−90] 的粗肽纯度。（D）通过超高效液相色谱法（214 纳米）测定，C 端的 [Arg(Pbf)]6 可减少各种易聚集测试肽的聚集。这些肽是在 90°C 下通过自动流体肽合成法合成的。（E）C 端的 [Arg(Pbf)]6 不仅能减少聚集并提高肽的粗纯度，而且在从树脂上切割并进行全局脱保护后还能提供带正电荷的“游离”Arg6，这提供了若干有利特性。（F）C 端的 [Arg(Pbf)]6 标签使 MYC[123−143] 的粗纯度提高了 3 倍，这有可能实现更长的 MYC 片段的合成。* 对于 hGH[176−191]F176Y -Pro6，观察到了两个具有相同质量的峰。
随后，作者尝试将[Arg(Pbf)]6通过一种可裂解的连接结构与多肽相连。作者测试了四种常用的多肽合成树脂连接结构，发现MeDbz linker能够显著抑制多肽聚集。因此，作者将[Arg(Pbf)]6固载在Rink树脂上，并通过MeDbz linker将其与多肽连接，成功构建了最终的SynTag。该标签应用于多种难以合成的多肽和蛋白质中，均显著提高了粗产物的产率，验证了SynTag的有效性和实用性。
综上所述，作者开发了一种用于抑制固相多肽合成（SPPS）过程中多肽和蛋白质聚集的合成标签SynTag。
参考文献：doi.org/10.1021/jacs.4c14247返回搜狐，查看更多
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