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021-502767691965年，中國科學(xué)家在世界上shou次人工合成牛胰島素，開啟了生命化學(xué)研究的新時(shí)代。過去數(shù)十年歷盡科研工作者的不斷努力，蛋白質(zhì)的人工化學(xué)合成取得了巨大進(jìn)步。相較于自然界的生物合成，化學(xué)合成可創(chuàng)制具有各種精確控制結(jié)構(gòu)及非天然結(jié)構(gòu)的人造蛋白質(zhì)，對(duì)于發(fā)展?jié)M足我們需求的蛋白質(zhì)工具和蛋白質(zhì)產(chǎn)品帶來了新機(jī)遇。
近期科研工作者們?cè)诨瘜W(xué)合成蛋白領(lǐng)域又取得了新的成果，并應(yīng)用了月旭科技的相關(guān)色譜柱產(chǎn)品，快來隨小編一起飽嘗科研的饕餮盛宴吧！
化學(xué)合成大型鏡像聚合酶并實(shí)現(xiàn)鏡像DNA信息存儲(chǔ)
WELCH
據(jù)悉，自然狀態(tài)下的DNA，會(huì)經(jīng)過精巧的進(jìn)化來存儲(chǔ)遺傳信息。而手性倒鏈L-DNA具有相同的信息能力，但耐生物降解，可作為一個(gè)健壯的生物正交信息庫。在一項(xiàng)新研究中，清華大學(xué)生命學(xué)院朱聽課題組的研究人員們用化學(xué)方法合成了一個(gè)90kda的高保真鏡像Pfu DNA聚合酶，它能夠精確組裝一個(gè)千堿基大小的鏡像基因。該實(shí)驗(yàn)中shou次使用的大型鏡像蛋白質(zhì)全化學(xué)合成策略及千堿基長度鏡像基因的組裝技術(shù)，解決了長期制約鏡像生物學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的大型鏡像生物分子的制備難題。該研究成果以“利用高保真鏡像Pfu DNA聚合酶實(shí)現(xiàn)生物正交的鏡像DNA信息存儲(chǔ)"（Bioorthogonal information storage in L-DNA with a high-fidelity mirror-image Pfu DNA polymerase）為題，于2021年7月29日發(fā)表在Nature Biotechnology雜志上。
研究成果快覽
研究人員們用聚合酶在L-DNA中編碼路易斯·巴斯德1860年的一段話，這段話第一次提出了生物學(xué)的鏡像世界。為突破全化學(xué)合成對(duì)蛋白質(zhì)大小的限制，研究團(tuán)隊(duì)通過將嵌合的D-DNA/L-DNA關(guān)鍵分子嵌入到D-DNA存儲(chǔ)庫中，來實(shí)現(xiàn)手性隱寫。團(tuán)隊(duì)將全長為775個(gè)氨基酸的Pfu DNA聚合酶分割為長度為467個(gè)氨基酸和308個(gè)氨基酸的兩個(gè)片段分別合成，將其混合后共同復(fù)性，使其正確折疊為具有完整功能的90 kDa高保真鏡像Pfu DNA聚合酶，為目前已報(bào)道最大的全化學(xué)合成蛋白質(zhì)；研究者還利用該高保真鏡像聚合酶組裝出長達(dá)1.5 kb的鏡像16S核糖體RNA基因，為目前已報(bào)道最長的鏡像DNA。此外，他們發(fā)現(xiàn)保存在自然環(huán)境條件下（當(dāng)?shù)爻靥了校┑奈⒘縇-DNA條形碼，在1年內(nèi)仍可擴(kuò)增和測(cè)序；而在相同條件下的D-DNA條形碼，在1天后就已經(jīng)無法擴(kuò)增。背后原因只有一個(gè)：它們的手性不同。
在研究中，該課題組利用Ultimate® XB-C4 （4.6*250mm, 5μm）來監(jiān)測(cè)反應(yīng)的進(jìn)行，并檢測(cè)肽段產(chǎn)品的純度。同時(shí)用制備柱Ultimate® XB-C4和C18 （21.2*250mm, 5μm或10*250mm, 5μm）來分離制備粗品肽段和連接產(chǎn)物。
全化學(xué)合成富含二硫蛋白質(zhì)
WELCH
在生物醫(yī)學(xué)研究中，富含二硫的蛋白質(zhì)是有用的藥物或工具分子，但它們的合成由于折疊的困難而變得復(fù)雜。有鑒于此，清華大學(xué)的劉磊教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的鄭基深教授等研究人員，使用可移除的O-連接的β-N-乙酰葡萄糖胺策略，實(shí)現(xiàn)了正確折疊的富含二硫鍵蛋白質(zhì)的全化學(xué)合成，該研究成果以“Total Chemical Synthesis of Correctly Folded Disulfide-Rich Proteins Using a Removable O-Linked β-N-Acetylglucosamine Strategy"為題，發(fā)表于2022年1月3日的JACS雜志上。
研究成果快覽
研究人員描述了一種可移除糖基化修飾(RGM)策略，它可以加速具有多個(gè)或甚至鏈間二硫鍵的正確折疊蛋白質(zhì)的化學(xué)合成。實(shí)驗(yàn)過程中，利用Ultimate® XB-C4（120?或300?，250mm×4.6mm，5μm）監(jiān)測(cè)蛋白的合成反應(yīng)，并用半制備柱Ultimate® XB-C4和C18（300?，250mm×10mm，5μm）成功制備得到目標(biāo)蛋白。該策略包括在Ser/Thr位點(diǎn)引入簡單的O-連接的β-N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)基團(tuán)，通過穩(wěn)定其折疊中間體，有效地促進(jìn)了富含二硫的蛋白質(zhì)的折疊。折疊后，O-GlcNAc基團(tuán)可以用β-N-乙酰氨基葡萄糖酶(OGA)被有效地去除，從而獲得正確折疊的蛋白質(zhì)。使用這種策略，該研究組完成了正確折疊的鐵調(diào)素的合成，這是一種含有四組二硫鍵的鐵調(diào)節(jié)激素。研究人員shou次實(shí)現(xiàn)了正確折疊的白細(xì)胞介素5(IL-5)的全合成，這是一種26kDa的同型二聚體細(xì)胞因子，負(fù)責(zé)嗜酸性粒細(xì)胞的生長和分化。
“工欲善其事，必先利其器"，月旭科技專門針對(duì)多肽、蛋白類等生物樣品方法開發(fā)，推出Welch生物樣品分析方法開發(fā)包，助力前沿的科學(xué)研究和日常生產(chǎn)分析制備工作。
● 適合蛋白、多肽或其他大分子的方法開發(fā)。為了能更好地與鍵合相發(fā)生作用，需使用大孔徑（300?或450?）的填料。
● 不同保留能力的不同選擇性鍵合相，滿足各種分子大小的蛋白質(zhì)、多肽的保留和分離。
參考文獻(xiàn)
1. Ting F. Zhu, et al. Bioorthogonal information storage in l-DNA with a high-fidelity mirror-image Pfu DNA polymerase. Nature Biotechnology,2021. Nature Biotechnology | VOL 39 | December 2021 | 1548–1555.
2. Lei Liu, et al. Total Chemical Synthesis of Correctly Folded Disulfide-Rich Proteins Using a Removable O-Linked β-N-Acetylglucosamine Strategy. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 349?357.
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