化学合成泛素家族试剂用于特异性蛋白酶的生物化学研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:windFWF1992
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泛素(类)化作为一类复杂的大分子翻译后修饰广泛存在于生物体内,参与调节真核生物体内绝大多数的生命活动。蛋白质泛素化是一类动态、可逆的过程,它是通过E1激活酶(E1s),E2结合酶(E2s)以及E3连接酶(E3s)的酶联级作用被添加至底物蛋白的赖氨酸残基上,并且该过程可以被去泛素化酶(Deubiquitinase,DUB)进行逆向调控,这些酶的活性在体内受到严格监管,其功能的异常会与许多重大疾病的发生密切相关,例如,神经退行性疾病、癌症等。因此,DUBs成为越来越多的药物的潜在靶点。研究DUBs活性和筛选针对DUBs的小分子抑制剂是非常有必要的,而其关键就在于获取大量结构、性质均一的泛素蛋白样品及泛素试剂。其中,蛋白质化学合成允许我们在原子水平精准地构筑目标蛋白,为获取泛素工具分子提供了强大的技术平台,并且在揭秘DUBs的研究过程中发挥着不可替代的作用。本论文主要是针对DUBs活性探究以及抑制剂筛查的相关问题开展了以下三个方面的研究工作。我们首先以泛素(Ubiquitin,Ub)和小泛素样修饰蛋白2(Small ubiquitin-like modifier-2,SUMO2)为研究对象,通过直接氨解二碳酸二叔丁酯(Boc)基团保护的Ub-Mesna及SUMO2-Mesna的半合成策略高效简便地获取泛素(类)荧光试剂Ub-Rho110-G和SUMO2-Rho110-G,并通过酶水解实验证实了所合成的荧光试剂灵敏高,能够有效的被相关酶识别和水解,从而为相关DUBs和去SUMO化酶的活性检测提供有效工具。在合成上述泛素荧光试剂Ub-Rho110-G后,我们进一步尝试将其应用于去泛素化酶USP7小分子抑制剂的高通量筛查(High-throughput screening,HTS)中,结果筛选出三种具有发展为USP7小分子抑制剂潜力的先导分子(化合物13,化合物14和就化合物40),从而为相关通路中疾病的治疗提供重要的参考价值,同时也为促癌DUBs抑制剂的筛选提供强有力的工具。最后,我们以K27链型的泛素链为骨架,利用半胱氨酸氨乙基化反应辅助的化学泛素化(CAACU)策略与酶促合成法联用的方式来高效获取三种不同的K27连接的混合三泛素(triubiquitin,tri Ub),即K27C/48连接的混合tri Ub,K27C/63连接的混合tri Ub和K27C/M1连接的混合tri Ub,通过圆二色(circular dichroism,CD)光谱证实了它们与天然的Ub具有相似的二级结构,同时DUB水解实验也证实了它们能够高灵敏的被识别和水解,该Ub试剂的合成为进一步了解K27链型的混合tri Ub扮演的角色奠定了基础,同时也为不同DUBs的活性监测提供工具。
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