【生化】用于捕获弱蛋白-蛋白相互作用的“一锅多联”蛋白偶连法

2023-05-10 14:56:27

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蛋白-蛋白相互作用在生命过程中扮演着重要的角色。其中，弱蛋白-蛋白相互作用具备作用时间短，解离速度快的特点，成为细胞信号传递中的关键环节。然而，这样的弱相互作用给获得稳定的蛋白复合物带来挑战，给研究弱蛋白-蛋白相互作用带来了相当大的难度。依靠传统的蛋白交连技术得到的蛋白复合物大多是非定点连接的混合物，而且容易引起蛋白聚合，限制了进一步的研究。而融合蛋白技术遇到的困难是如何设计桥连接序列（linker）和桥连接方式（氨基端到羧基端）而不影响蛋白的相互作用，在蛋白结构未知的情况下，桥连接序列和方式的选择都是多样的，大大增加了实际操作的难度。

近日，德国马普学会化学基因中心吴耀文课题组首次报道了一种全方位的“一锅多联”蛋白偶连方法用于捕获弱蛋白-蛋白复合物。该课题组发展了新的蛋白质氨基端与氨基端（N2N）和蛋白质羧基端与羧基端（C2C）偶连方法，再结合传统的蛋白质氨基端与羧基端（N2C）连接方法，实现了对蛋白质端基连接的全覆盖。通过蛋白-蛋白弱相互作用的介导，让蛋白分子自主地选择距离相对较近的末端进行高效的化学连接（proximity-induced ligation），最终得到共价连接的且保持自然相互作用状态的蛋白-蛋白复合物。“一锅多联”蛋白偶连方法可以快速地无偏地获得蛋白相互作用的复合物，为研究弱蛋白-蛋白相互作用开辟了新的渠道。

图一 “一锅多联”蛋白偶连法

利用这种方法，该课题组成功地捕获了非脂基化小G蛋白Ypt1与其调控因子GDI的复合物。通过对Ypt1-GDI复合物的研究，揭示了GDI作为小G蛋白的分子伴侣，将脂基化G蛋白Ypt1从膜中萃取的分子机理。该课题组还用该方法获得了K-Ras的同源二聚体。K-Ras是著名的原癌基因编码的小G蛋白，近期研究表明，K-Ras的同源二聚体在信号传导中扮演重要的角色。然而，其二聚相互作用很弱，很难在体外得到重组蛋白的二聚复合物。该课题组采用“一锅多联”蛋白偶连法，首次成功地获得了纯化的K-Ras同源二聚体重组蛋白，为后续结构及机理的研究奠定了重要的基础。

图二吴耀文教授（右）与赵镭博士（左）

该研究成果被《Angewandte Chemie International Edition》（德国应用化学）选为封面文章，第一作者是赵镭博士。封面设计采用了中国水墨画的风格，用鱼的模型类比弱蛋白相互作用，解释了不同方式作用的蛋白，通过用“一锅多联”的蛋白偶连方法捕获。

该论文作者为：Lei Zhao, Christiane Ehrt, Oliver Koch, Yao-Wen Wu

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201601299/abstract

One-Pot N2C/C2C/N2N Ligation To Trap Weak Protein-Protein Interactions

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 8129-8133, DOI: 10.1002/anie.201601299