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蛋白分析利器-月旭科技助力探索蛋白質(zhì)人工化學合成的奧秘

2022-09-23

1965年,中國科學家在世界上shou次人工合成牛胰島素,開啟了生命化學研究的新時代。過去數(shù)十年歷盡科研工作者的不斷努力,蛋白質(zhì)的人工化學合成取得了巨大進步。相較于自然界的生物合成,化學合成可創(chuàng)制具有各種精確控制結構及非天然結構的人造蛋白質(zhì),對于發(fā)展?jié)M足我們需求的蛋白質(zhì)工具和蛋白質(zhì)產(chǎn)品帶來了新機遇。

近期科研工作者們在化學合成蛋白領域又取得了新的成果,并應用了月旭科技的相關色譜柱產(chǎn)品,快來隨小編一起飽嘗科研的饕餮盛宴吧!

化學合成大型鏡像聚合酶并實現(xiàn)鏡像DNA信息存儲

WELCH

據(jù)悉,自然狀態(tài)下的DNA,會經(jīng)過精巧的進化來存儲遺傳信息。而手性倒鏈L-DNA具有相同的信息能力,但耐生物降解,可作為一個健壯的生物正交信息庫。在一項新研究中,清華大學生命學院朱聽課題組的研究人員們用化學方法合成了一個90kda的高保真鏡像Pfu DNA聚合酶,它能夠精確組裝一個千堿基大小的鏡像基因。該實驗中shou次使用的大型鏡像蛋白質(zhì)全化學合成策略及千堿基長度鏡像基因的組裝技術,解決了長期制約鏡像生物學領域發(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聚合酶實現(xiàn)生物正交的鏡像DNA信息存儲”(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。

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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di一次提出了生物學的鏡像世界。為突破全化學合成對蛋白質(zhì)大小的限制,研究團隊通過將嵌合的D-DNA/L-DNA關鍵分子嵌入到D-DNA存儲庫中,來實現(xiàn)手性隱寫。團隊將全長為775個氨基酸的Pfu DNA聚合酶分割為長度為467個氨基酸和308個氨基酸的兩個片段分別合成,將其混合后共同復性,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,為目前已報道更大的全化學合成蛋白質(zhì);研究者還利用該高保真鏡像聚合酶組裝出長達1.5 kb的鏡像16S核糖體RNA基因,為目前已報道更長的鏡像DNA。此外,他們發(fā)現(xiàn)保存在自然環(huán)境條件下(當?shù)爻靥了校┑奈⒘縇-DNA條形碼,在1年內(nèi)仍可擴增和測序;而在相同條件下的D-DNA條形碼,在1天后就已經(jīng)無法擴增。背后原因只有一個: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)測反應的進行,并檢測肽段產(chǎn)品的純度。同時用制備柱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。

全化學合成富含二硫蛋白質(zhì)

WELCH

在生物醫(yī)學研究中,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雜。有鑒于此,清華大學的劉磊教授、中國科學技術大學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,實現(xiàn)了正確折疊的富含二硫鍵蛋白質(zhì)的全化學合成,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。

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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或甚至鏈間二硫鍵的正確折疊蛋白質(zhì)的化學合成。實驗過程中,利用Ultimate? XB-C4(120?或300?,250mm×4.6mm,5μm)監(jiān)測蛋白的合成反應,并用半制備柱Ultimate? XB-C4和C18(300?,250mm×10mm,5μm)成功制備得到目標蛋白。該策略包括在Ser/Thr位點引入簡單的O-連接的β-N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)基團,通過穩(wěn)定其折疊中間體,有效地促進了富含二硫的蛋白質(zhì)的折疊。折疊后,O-GlcNAc基團可以用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次實現(xiàn)了正確折疊的白細胞介素5(IL-5)的全合成,這是一種26kDa的同型二聚體細胞因子,負責嗜酸性粒細胞的生長和分化。

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“工欲善其事,必先利其器”,月旭科技專門針對多肽、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,助力前沿的科學研究和日常生產(chǎn)分析制備工作。

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● 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

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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