J. Am. Chem. Soc. | Ru-TAP复合物修饰肽:用于在活细胞中选择性光标记蛋白质的化学工具

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推荐一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章:A Toolkit for Engineering Proteins in Living Cells: Peptide with a Tryptophan-Selective Ru-TAP Complex to Regioselectively Photolabel Specific Proteins,文章的通讯作者是来自台湾中央研究院的李贤明和来自比利时布鲁塞尔自由大学的Andrée Kirsch-De Mesmaeker。


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在活细胞中对感兴趣的蛋白(POI)进行功能修饰可以实现对其表达、定位和活性的调控,通过遗传密码子扩展技术引入非天然氨基酸是目前较为常见的一种手段。除了基因层面的改造以外,人们自然也考虑过如何在蛋白上直接引入特定的修饰,但这涉及到靶向性和正交性等多方面的问题,实现起来会非常困难。作者希望基于自己课题组深入研究的Ru-TAP复合物开发一种选择性标记POI的方法。


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作者此前研究的Ru-TAP复合物在蓝光激发下能够与Trp发生共价连接,为了探索将该特性发展成蛋白标记技术的能力,作者选择cAMP依赖性蛋白激酶催化亚基(PKA)作为POI,它在其活性位点附近有一个Trp残基。为了实现靶向性,作者将Ru-TAP用UV可切割linker连接到一段PKA的结合肽序列上,构建了探针1。首先,作者体外纯化了PKA蛋白并与探针1进行了光交联,通过LC-MS证明二者可以在蓝光照射下形成共价加合物,并且共价反应位点就在活性中心附近的W196,而不在该蛋白其他的W残基上,体现了该方法在蛋白上的位点选择性。随后,作者尝试将探针1用于更复杂的体系。用cAMP类似物处理MCF7细胞诱导其释放PKA后,将细胞裂解并与携带FLAG标签的探针1孵育,WB显示只在PKA对应分子量处出现了新的抗FLAG条带,说明该探针在细胞内特定靶向PKA。


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接下来,作者测试了用探针1调控PKA激酶活性的效果。经过反复的条件优化,作者能够实现在蓝光照射使探针共价连接到蛋白上后,酶活降低至20%的水平;而用UV将亲和肽序列切割掉后,酶活恢复至60%以上。在验证了探针对PKA活性有影响后,作者尝试了在活细胞内用探针1调控内源PKA的活性。VASP蛋白的磷酸化是受到PKA调控的,因此作者通过监测pVASP的变化来反映PKA活性的变化。结果表明,在探针处理并施加蓝光和UV照射后,分别观察到了超过70%的细胞相比于对照出现了明显的pVASP水平的下降与上升,证明了该探针可以用于活细胞中PKA活性的调控。

综上,作者基于Ru-TAP和Trp的光化学反应发展了一种能够对具有合适Trp位点的POI进行化学修饰,实现活细胞内蛋白活性调控的工具。


本文作者:TZY
责任编辑:Guo ZH
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.2c08342
文章引用:DOI:10.1021/jacs.2c08342


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