蛋白質(zhì)的位點選擇性化學(xué)修飾在化學(xué)生物學(xué)、材料科學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。通過化學(xué)修飾技術(shù)，可以在不改變蛋白質(zhì)基因序列的前提下賦予其新功能，促進基礎(chǔ)生物學(xué)研究和新型治療方法的開發(fā)。與傳統(tǒng)的重組表達方法相比，這些修飾技術(shù)能夠?qū)⒎沁z傳編碼的功能基團結(jié)合到蛋白質(zhì)上，從而生成具有新型特性的蛋白質(zhì)結(jié)合物。
目前單一位點修飾的蛋白質(zhì)已無法滿足現(xiàn)代科學(xué)研究的需要，因此雙重和多重修飾技術(shù)已受到越來越多的關(guān)注。例如，將兩種不同的藥物或成像試劑結(jié)合到抗體上，可以克服單一修飾的局限性，但目前實現(xiàn)雙重位點選擇性修飾仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。 化學(xué)修飾是獲得多位點修飾的主要途徑，特別是針對蛋白質(zhì)中天然氨基酸側(cè)鏈，如半胱氨酸和賴氨酸進行修飾。雖然這些方法簡單并已得到廣泛應(yīng)用，但在選擇性和修飾控制方面仍面臨著挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)雙重修飾，研究人員開發(fā)了許多結(jié)合多個反應(yīng)位點的修飾策略，如使用化學(xué)合成架構(gòu)進行修飾，這些方法雖然有效，但仍存在著選擇性的問題。 酶促修飾是另一種有前景的雙重修飾策略，目前已報道了關(guān)于Sortase、肽天冬酰胺連接酶（PALs）和微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（MTGase）等一些酶促修飾方法，這些酶能夠精確識別特定的氨基酸序列并催化蛋白質(zhì)的修飾反應(yīng)，具有較高的化學(xué)選擇性和位點選擇性，是實現(xiàn)精準(zhǔn)蛋白質(zhì)修飾的重要工具。 此外，還有通過在蛋白質(zhì)中引入非天然氨基酸（UAA）來實現(xiàn)位點特異性修飾的方法。這種方法利用遺傳密碼擴展技術(shù)（GCE）或選擇性壓力插入（SPI）技術(shù)，將帶有特異基團的UAA插入蛋白質(zhì)中，能夠更精確地在蛋白質(zhì)內(nèi)部位點進行化學(xué)修飾，但這些方法也面臨選擇性和效率等方面的挑戰(zhàn)。 盡管多功能修飾在提升蛋白質(zhì)功能方面具有重要意義，但技術(shù)難度很高，并且對修飾位點具有嚴(yán)格的化學(xué)選擇性要求。此外，由于這些方法在復(fù)雜生物環(huán)境中的穩(wěn)定性和反應(yīng)兼容性尚未完全得到解決，使得這些方法目前只能在體外顯示出應(yīng)用潛力，在活細胞中的應(yīng)用仍受到限制。 綜上所述，隨著生物正交化學(xué)、基因工程技術(shù)和人工智能的進步，蛋白質(zhì)的雙重和多重修飾工具將進一步得到發(fā)展，未來有望在活細胞中實現(xiàn)這些修飾技術(shù)，這將對精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)揮重要作用。 論文信息 Recent Toolboxes for Chemoselective Dual Modifications of Proteins Yiping Zhao, Tianmeng Zhang, Yujie Zhu, Juan Yin, Rida Omer, Xinya Hemu, Wenyi Li, Xiaobao Bi Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202402272
