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蛋白质在生命过程中发挥着重要的生理功能。翻译后修饰(酰基化、磷酸化、泛素化等)使得蛋白质具有更加复杂多变的功能。为了对其开展生物物理方面的研究,需要获取足够量的、性质均一的样品。生物提取和重组表达的方法在获取一些功能蛋白尤其是翻译后修饰蛋白及环形蛋白的过程中都存在着些许的局限。虽然非天然氨基酸嵌入技术的发展解决了一些关键问题,但是可嵌入非天然氨基酸数量的限制、位点的限制和产率低的限制使得该方法也具有一定的局限性。蛋白质化学合成技术能够在原子尺度上对蛋白质进行设计合成,是获取一些重要功能蛋白的有效手段。经过几十年的发展,蛋白质化学合成已经发生了质的变化。Merrifield教授发展的固相多肽合成技术简化了操作步骤,提高了合成效率。Kent教授发展的自然化学连接方法使得人们对于更长和更复杂蛋白质的获取成为可能。包括辅基和多肽酰肼在内的各种方法的发展拓宽了蛋白质化学合成获取蛋白的应用范围。从最初的几个氨基酸小肽的合成到如今各种复杂的转录翻译后修饰蛋白的合成,蛋白质化学合成已经成为化学生物学研究中的有力工具。本论文中,我们使用蛋白质化学合成方法合成了多种功能蛋白,并对这些蛋白的生物化学及生物物理学性质进行了初步研究。论文由四个章节组成。第一章简要介绍了蛋白质化学合成的发展,主要包括早期的蛋白质化学合成历史、固相多肽合成技术、肽片段连接技术以及基于这些技术的蛋白质化学合成应用。第二章介绍了基于多肽酰肼和辅基连接策略的天然Di-SUMO2蛋白的化学合成及生化结构研究。首先我们介绍了天然Di-SUMO2蛋白的合成方法。在获得Di-SUMO2蛋白后,通过与linear Di-SUMO2蛋白在二级结构和蛋白-蛋白相互作用中的对比,确定了合成Di-SUMO2蛋白具有和表达蛋白相似的生化性质。最后我们利用准外消旋结晶方法,尝试了不同截短体Di-SUMO2三维结构的获取,并初步获得了晶体。第三章介绍了 Di-SUMO2光交联探针的化学合成及其在SUMO-SIM相互作用之间的研究。我们首先化学全合成了含有二苯甲酮光交联分子的Di-SUMO2探针,并与已知的SUMO链相互作用蛋白RNF4和RNF111进行了交联验证实验。在这个过程中,我们也进行了复杂体系下和竞争性体系下的交联验证实验。最后,我们利用探针在HeLa细胞裂解液中交联出了多个相互作用蛋白。第四章介绍了药用利那洛肽的化学合成及其结构的获取。我们首先化学全合成了 L型和D型利那洛肽,并通过外消旋结晶实验获取了利那洛肽的晶体结构。根据结构信息,我们获悉了利那洛肽通过分子内三对二硫键来形成一个紧实的、含有三个β-转角的空间结构。