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Chem. Eur. J. :Mini-PEGs修饰对蛋白酶K作用下的含D-氨基酸多肽的酶解影响2023-02-05
中国科学院大学吴丽、杨镜奎和何裕建课题组报道了PEG修饰对含D-氨基酸肽酶解的影响。与PEG修饰抑制正常肽的酶解不同,mini-PEG修饰,特别是N-末端修饰,极大地促进了蛋白酶K作用下酶切位点处含有D-氨基酸的多肽的酶解,这对致病性含D-氨基酸多肽/蛋白质的去除具有重要意义。

D-氨基酸的引入会改变多肽/蛋白质的构象并且在一定程度上会抑制其酶解性能,特别是在酶切位点引入D-氨基酸后对酶解的抑制作用更强。由于无法通过生理环境的酶解作用及时清除组织中聚集的含D-氨基酸多肽,可能会引发相关的疾病,如阿尔茨海默病、白内障等。因此,去除这种致病性的含D-氨基酸多肽/蛋白质可以更好地维持正常的生理活性。尽管已经开发了许多用于裂解肽键的方法,如位点选择性切割多肽/蛋白质的化学法以及金属催化水解法。然而,引入的重金属离子以及有机环境并不利于生理健康。

为了在生理条件下去除致病性含D-氨基酸的多肽/蛋白质,作者使用一系列含D-氨基酸的短肽KYNETWRSED,通过固相合成策略将具有双官能团的mini-PEG衍生物(NH2-PEGs-CH2CH2COOH)共价连接到此肽上,通过结构、物性和酶解实验研究PEG修饰对含D-氨基酸多肽的影响。CD结果表明C端和N端的mini-PEG修饰对含D-氨基酸肽的构象没有影响,但HPLC分析表明PEG修饰减弱了这些肽的极性。更重要的是,PEG修饰,特别在N-末端修饰时,极大地促进了在酶切位点处含D-氨基酸肽的酶解。例如,在蛋白酶K作用下,N-端PEG化对6号位含D-Trp的肽的酶解相较于未修饰时提高了17倍 (图1)。这个结果与已报道的PEG修饰抑制正常肽的酶解完全不同。除了蛋白酶K,在其它丝氨酸类蛋白酶作用下,PEG化对含D-氨基酸多肽的酶解均产生促进的效果。

 

 

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图 1 HPLC分析6号位含D-Trp肽(6-w)修饰PEG3前后的酶解。(A) 6-w:6位含D-Trp的肽, (B) 6-w-PEG3:C-端PEG3修饰的6号位含D-Trp的肽, (C) PEG3-6-w:N-端PEG3修饰的6号位含D-Trp的肽,(D) 底物衰减曲线对比。

此外,作者通过LC-MS对酶切片段的分析发现PEG化没有改变多肽的酶切位点。利用计算模拟分析方法表明PEG化促进多肽的酶解可能归因于PEG修饰后含D-氨基酸多肽与蛋白酶之间相互作用的增强以及由此形成的成熟催化三联体结构(图2)。这项研究对于去除与疾病相关的含D-氨基酸多肽/蛋白质来维持正常的生理活动具有重要理论指导意义。

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图 2 6号位含D-Trp的肽(6-w)(A)和N-端PEG3修饰的6号位含D-Trp的肽(PEG3-6-w)(B)分别与PROK之间相互作用的计算模拟结果。其中绿色片段是配体,黄色片段是受体中的残基。图中的红色字符属于配体氨基酸,黑色字符属于受体氨基酸。氢键(红色,—)、疏水相互作用(灰色,—),盐桥(蓝色,—)。

文信息

Effect of Mini-PEGs Modification on the Enzymatic Digestion of D-Amino Acid-Containing Peptides under the Action of PROK**

Liang Yan, Yongqi Ke, Yu Wang, Jingkui Yang, Yujian He, Li Wu

Chemistry – A European Journal 

DOI: 10.1002/chem.202203524

 

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