通过基于多肽酰肼的化学连接反应合成高张力环状四肽

刘磊课题组采用其发展的基于多肽酰肼的化学连接反应, 成功合成了一系列高张力环状四肽分子. 多肽酰肼在温和氧化条件下活化为多肽酰基叠氮中间体, 随后与4-巯基苯乙酸形成硫酯, 进而经由分子内天然化学连接反应得到环状四肽. 通过后续的自由基脱硫反应, 可得到连接位点为丙氨酸的产物.     

多肽酰肼连接法合成C端香豆素修饰的泛素

C端用香豆素修饰的泛素分子（Ub-AMC）是研究蛋白质泛素化过程的重要探针.该探针分子的制备目前主要依靠生物表达结合化学修饰的方法,合成效率较低.本文使用多肽酰肼连接反应,发展出化学全合成Ub-AMC分子的新路线.该方法通过N到C顺序两次连接实现了目标分子的组装,再通过自由基脱硫反应得到天然结构的Ub-AMC分子,有望实现较大量的合成.通过酶学活性实验,证实了通过新方法合成的Ub-AMC具有预期的生物活性.     

胆固醇修饰的非天然HR序列肽类HIV-1融合抑制剂的合成及活性初筛

将胆固醇分子通过1个半胱氨酸侧链硫醚键和1个β-丙氨酸连接臂引入到所设计的非天然HR序列抗HIV融合活性多肽的C端和N端,合成了与天然C肽序列同源性很低的非天然序列的类肽抗HIV融合分子,以考察胆固醇修饰对非天然HR序列活性的影响,探讨克服耐药性的新思路.生物活性评价结果表明,胆固醇与HR肽C端结合物抑制HIV融合活性显著提高,而连接到N端的序列则完全失去了抗病毒活性,表明所设计的非天然序列确实具有与天然序列类似的作用机制.     

蛋白质的化学全合成

含有非天然氨基酸的蛋白质（如翻译后修饰蛋白质、修饰有探针分子的蛋白质等）是化学生物学中重要的生理活性分子。这些分子难以通过生物表达来获取，而必须使用化学方法来合成。半胱氨酸肽片段连接方法是目前应用于蛋白质化学全合成中的一种重要方法，该方法能够在温和的水溶液中高效地实现肽片段的连接，从而生成天然或者非天然的蛋白质。本文系统地综述了半胱氨酸肽片段连接方法的基本原理，详细讨论了近年来人们对该方法的一些重要改进。最后又介绍了该方法在几类重要的蛋白质分子合成中的代表性应用。     

多肽及蛋白质的化学合成研究

多肽与蛋白质作为生物体内的活性物质和生命活动的物质基础,在信号传递、能量利用、免疫应答等基础生理过程发挥着至关重要的作用,并与多种疾病的发生密切相关。获得一定数量高纯度的多肽和蛋白质是研究其结构、生物学功能以及开发相关药物的重要前提。天然多肽与蛋白质的来源主要有动植物的组织器官、微生物的次级代谢产物等。目前,自然提取、重组技术和化学合成是多肽与蛋白质的主要获得途径。相较于从天然产物中提取分离和基因重组表达,化学合成能够方便地在多肽与蛋白质的任意位点引入非天然氨基酸或特定类型的翻译后修饰基团,如糖基化、磷酸化、荧光团及光交联反应基团等,极大地促进了多肽与蛋白质在基础医学及生物医药研究领域的应用发展。本综述全面介绍了多肽与蛋白质的各种化学合成研究策略,并讨论了这些策略的基本原理、优缺点及应用价值,旨在为多肽及蛋白质的合成研究提供参考。     

聚乙二醇化靶向环肽的固相合成及其对阿霉素的结构修饰研究

用环肽c[CNGRC](即半胱氨酸-天冬酰胺-甘氨酸-精氨酸-半胱氨酸,其中NGR序列对肿瘤细胞有靶向作用)对阿霉素进行修饰,并且在c[CNGRC]的N端引入聚乙二醇衍生物以提高其稳定性。碘单质作为氧化剂和半胱氨酸侧链保护基的脱保护试剂,在将两个半胱氨酸的侧链保护基脱除的同时将两个巯基氧化形成二硫键,而不影响其他保护基团,从而实现在树脂上对肽的环化,为多肽环化提供了一种高效便捷的方法。多肽合成、聚乙二醇修饰及环化反应均采用固相合成法并优化了反应条件。将所制备的甲基六聚乙二醇乙酸和己酸修饰的CNGRC环肽在EDC/HOBT/NMM作用下与阿霉素连接,合成了具靶向潜力的阿霉素衍生物。     

生物模拟转氨反应在蛋白质修饰中的应用

作为化学生物学研究的重要方向,生物正交反应的发展与应用为生命科学研究提供了有力武器.利用生物正交反应,人们可以将合成分子与目标天然大分子在特定位点上实现特异性连接,进而达成诸如标记、定位、功能化、固定等一系列目标.生物模拟转氨反应及其衍生反应是一类特异性蛋白质N端修饰的生物正交反应,与天然蛋白侧链、C端的连接反应相互补充.由于该反应具有高效性、通用性、温和性及不需要引入突变或非天然氨基酸等优点,从发现以来已较为广泛地运用于蛋白质化学生物学的多个相关领域.在介绍其基本原理及反应优化的基础上,综述该类反应的发展及应用情况.     

双吲哚烯类受体对氨基酸的比色识别作用

设计合成了一系列3,3′-双吲哚烯类受体分子,应用紫外-可见吸收光谱研究了该类受体对二十种天然氨基酸分子的识别作用. 结果表明,在乙腈-水溶液中,双吲哚烯受体分子可以通过其氢键受体位点的质子化作用比色识别天冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸;而硝基取代的双吲哚烯受体分子则通过其氢键供体位点的去质子化作用比色识别精氨酸、赖氨酸等碱性氨基酸. 在乙腈-水的中性缓冲溶液体系中,硝基取代的双吲哚烯类受体分子通过与巯基发生亲核加成反应高选择性比色识别半胱氨酸和同型半胱氨酸.     

基于化学和对映选择性转移氢化的β,γ-炔基α-氨基酸酯的催化不对称合成研究（英文）

报道了一个通过β,γ-炔基α-亚胺酸酯的化学和对映选择性转移氢化反应来合成光学纯β,γ-炔基α-氨基酸酯的方法.该不对称还原反应所展示出的优秀的化学选择性是由手性磷酸作为催化剂以及苯并噻唑啉作为氢负供体实现的.反应展示出了良好的官能团兼容性,高对映选择性地合成了一系列光学活性的非天然氨基酸酯化合物.     

Cu/Pd协同催化构建手性α,α-双取代-α-氨基酸衍生物

正Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,12312~12316α,α-双取代-α-氨基酸类化合物在合成非天然多肽及蛋白质方面有着非常重要的应用,其高效高立体选择性地构建一直是有机合成研究的重点和难点之一.尽管甘氨酸衍生的席夫碱类化合物的不对称α-烯丙基烷基化反应在构建α-单取代氨基酸得到广泛应用,但对于α,α-双取代-α-氨基酸难以给出满意的立体选择性控制.武汉大学化学与分子     

Edman降解中异硫氰酸苯酯新修饰位点的发现和验证

Edman降解是最早建立的一种用于多肽和蛋白质氨基端测序的方法,该方法现在仍被广泛用于生物化学领域。随着高通量蛋白质组学技术的发展和应用,该方法中的异硫氰酸苯酯反应被用于修饰蛋白质氨基端,并用于检测蛋白质水解位点。但还没有异硫氰酸苯酯是否可以修饰其他氨基酸侧链并影响多肽序列分析的研究。为了探究其修饰其他氨基酸的可能性,本文利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）研究了异硫氰酸苯酯对一个模型肽的化学修饰。质谱数据解析后发现在高浓度异硫氰酸苯酯的反应条件下,组氨酸上可以引入一个新的异硫氰酸苯酯修饰位点。这一修饰位点的发现预示着通过改变实验条件或分析方法,可以更准确地利用Edman降解和蛋白质组学技术分析多肽和蛋白质。     

应用Arndt-Eistert 反应合成手性非天然N-Fmoc-β-氨基酸(III)

以重氮甲烷为重氮化试剂,以非天然N-Fmoc-α-氨基酸为原料,成功地运用Arndt-Eistert 反应,通过两步反应,高效快捷地合成了8个对应的同系物N-Fmoc-β-氨基酸.     

基于天然氨基酸的蛋白质修饰

基于天然氨基酸的蛋白质修饰种类繁多,由于在不同的氨基酸上所进行的修饰会对蛋白质的结构和功能产生不同的影响,所以科学家们一直在探索基于天然氨基酸特异的蛋白质修饰策略。本文主要以半胱氨酸、酪氨酸和蛋白质氮端特异修饰为例,简要回顾目前基于天然氨基酸的蛋白质化学的相关工作。     

化学标记与蛋白质/多肽的识别检测

化学标记技术可以实现选择性地标记蛋白质/多肽分子,从而极大地提高了对蛋白质/多肽的识别效率和检测灵敏度,是突破蛋白质/多肽化学组成局限和仪器分析检测能力瓶颈的有效途径.本文对目前这一领域的研究现状扼要地进行了综述,主要包括针对蛋白质/多肽分子中内源氨基酸残基的标记策略、蛋白质/多肽分子中翻译后修饰基团的标记策略、基因编码表达肽段的标记策略以及配体/抗体亲和标记策略.透过这些研究所取得的成果,可以断定化学标记技术将会不断发展并将在蛋白质及蛋白质组学研究中发挥重要作用.     

荧光L-丙氨酸衍生物的立体选择性合成及对环境状态识别的初步研究

由于终止码抑制技术(nonsense suppressiontechnique)的发展,现在人们已能够将非天然氨基酸定点地(site-specifically)嵌入任何的功能蛋白质中[1-3]。这项技术所带来的一个重要意义是给化学生物学家提供一种潜在、系统、精确地研究蛋白质结构与功能关系的工具[4]。结合具有特殊光学的非天然氨基酸的设计合成与嵌入,科学家们可以利用相关的光谱学手段来探究目标功能蛋白质的内部活性结构,因此,设计和合成具有特殊光谱性质的的非天然氨基酸是合成化学家所感兴趣的课题。A ladan{β-6-′(N-二甲基)氨基-2′-萘甲酰]-L-丙氨酸}的设计合成就是…     

基于三甲基苯磺酰羟胺消除反应的氧连接氮乙酰葡萄糖胺修饰肽段的精准鉴定

氧连接氮乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它在维持机体正常的生命活动中发挥着重要作用。许多研究证实,O-GlcNAc糖基化修饰稳态的破坏与人类多种疾病的发生相关,大规模富集鉴定O-GlcNAc糖基化修饰蛋白有助于发现新的临床疾病诊断标志物。由于O-GlcNAc糖基化修饰丰度较低,形成的糖苷键不稳定,O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段的富集鉴定面临一定挑战。近年来,全乙酰化的非天然糖代谢标记技术被广泛应用于O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段的富集鉴定。然而,最新的研究发现,在细胞代谢标记过程中,全乙酰化的非天然单糖会同时标记半胱氨酸的巯基而引入半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物。该副反应在一定程度上干扰了O-GlcNAc糖基化修饰蛋白/肽段的富集鉴定。鉴于此,研究发展了一种通过三甲基苯磺酰羟胺(MSH)特异性氧化消除半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物的方法,进而显著提高O-GlcNAc糖基化修饰肽段的精准鉴定。该方法建立于温和的磷酸钠缓冲液(50 mmol/L, pH=8)体系,利用过量的MSH,于95 ℃避光振荡反应30 min,可完全消除半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物。该方法应用于Hela细胞中,可有效消除叠氮全乙酰化半乳糖胺(Ac₄GalNAz)代谢产生的半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物,从而成功富集鉴定到157条O-GlcNAc糖基化修饰肽段,归属于130个蛋白质。该方法有效去除了半胱氨酸巯基-叠氮糖人为修饰物对代谢标记结果的干扰,为非天然糖代谢标记技术在糖蛋白组学分析中的应用提供了新的研究策略。     

亮点介绍

手性路易斯碱催化的α-乙酰氧基-β-烯胺酯的不对称氢化硅烷化反应:光学活性α-羟基-β-氨基酸衍生物的合成Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,7304～7307光学活性的α-羟基-β-氨基酸片段广泛存在于天然产物以及生理活性物质中,是一类非常重要的化合物,其中最具代表性的就是紫杉醇侧链及其类似物.因此,光学活性α-羟基-β-氨基酸衍生物的合成引起了广泛而持久的兴趣,多年来众多研究小组发展了多种高效、高选择性的合成方法.最近,中国科学院成都有机化学研究所张晓梅等设计了一类α-乙酰氧基-β-烯胺酯底物1,并以新型路易斯碱催化剂2催化其不对称氢化硅烷化反应,以较高的对映选择     

手性醛与金属Pd联合催化氨基酸酯不对称α-烯丙基化反应

<正>J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 5159-5163手性醛催化在胺化学中逐渐成为一种强有力的不对称催化合成策略,化学家们利用该策略已经成功实现了转胺化、氢胺化以及氨基酸酯不对称α-官能化反应.在这些化学转化当中,手性醛催化氨基酸酯的不对称α-官能化反应在非天然手性氨基酸的合成中具有重要的应用价值.然而,已有的报道均是使用高活性的亲电试剂,如3-吲哚甲基     

应用连续小波变换预测蛋白质的二级结构

将代码为lgca蛋白质的氨基酸序列映射为疏水值序列，在合适的尺度下，通过 连续小波变换法分别对其α螺旋,α螺旋和β折叠之间的连接多肽(即部分规则和无 规则二级结构)进行预测，准确率分别为76．5％和85．7％．从PDBsum数据库中随 机抽取100个蛋白质作为测试对象，其中全α螺旋、全β折叠、α／β以及α+β蛋 白质各25个．在100个蛋白质中共有1618个连接多肽和747个α螺旋.本法预测到的 连接多肽共有1536个，其中1308个与实际结构一致，平均预测准确率为85.2％；预 测到的α螺旋有770个，其中581个与实际结构一致，平均预测准确率为75．5％． 结果表明：该法可较好地预测蛋白质的α螺旋、连接多肽，具有极大的发展前景．     

半胱氨酸肽片段连接法合成ω-芋螺毒素MVIIA

ω-芋螺毒素MVIIA是已上市的镇痛药Ziconotide的有效成分.采用标准Fmoc保护策略在聚苯乙烯树脂上合成ω-MVIIA比较困难,是固相合成中的"困难肽".本研究将ω-MVIIA分为N-端15肽硫酯和C-端10肽两个片段采用标准Fmoc保护策略分别合成,再通过半胱氨酸肽片段连接得到全长的ω-芋螺毒素MVIIA肽链.该方法提高了合成ω-芋螺毒素MVIIA产率.该研究为"困难肽"的合成提供了较好的参考方法.