蛋白分析利器-月旭科技助力探索蛋白質人工化學合成的奧秘

據悉，自然狀態下的DNA，會經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日發表在Nature Biotechnology雜志上。

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的鏡像世界。為突破全化學合成對蛋白質大小的限制，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，為目前已報道最大的全化學合成蛋白質；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，為目前已報道最長的鏡像DNA。此外，他們發現保存在自然環境條件下（當地池塘水中）的微量L-DNA條形碼，在1年內仍可擴增和測序；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）來監測反應的進行，并檢測肽段產品的純度。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物。

在生物醫學研究中，富含二硫的蛋白質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，實現了正確折疊的富含二硫鍵蛋白質的全化學合成，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，發表于2022年1月3日的JACS雜志上。