靶向泛素 HECT E3 连接酶新型活性探针的制备

蛋白质泛素化是一种重要的蛋白质翻译后修饰，广泛参与调控人体的多种生理过程。在这个过程中泛素蛋白经过E1激活酶、E2结合酶和E3连接酶的三步酶联级反应被修饰到目标蛋白上。其中，每一个酶促反应中相关酶的失调都会与一些癌症息息相关。例如：E3连接酶HUWE 1参与乳腺癌、肺癌和结肠直肠癌并过度表达。发展工具监测E3酶活性以及研究它们在癌症发展过程中的作用机制，对于癌症的治疗有重要意义。近日，合肥工业大学李宜明教授课题组与中国科学技术大学石景课题组合作，发展了一种泛素C末端携带有脱氢丙氨酸（Dha）亲电基团并可用于标记多种HECT E3酶的E2-Ub-Dha探针，为相关E3酶的活性监测和E3酶特定抑制剂的筛选提供了有效的工具。

基于活性的探针 (ABP) 是一类用于泛素相关酶的活性检测、定量以及结构分析的强有力工具。目前，使用最广泛的Ub-ABP探针含有一个Ub主体以及修饰在C末端G76位用于标记催化的活性Cys的亲电子探头。Ovaa组报道了一种泛素C末端是脱氢丙氨酸的探针 Ub-Dha（脱氢丙氨酸）。该探针通过常规的泛素传递过程形成含有E1-Ub-Dha、E2-Ub-Dha以及E3-Ub-Dha的混合体系，难以实现E3酶精准的监测及标记。最近Satpal Virdee 等发展了一种泛素C末端带有活化的乙烯硫醚（AVS）亲和探头的 E2-based ABPs（E2-Ub-AVS probe），这种E2-Ub-ABP探针可以专一的作用于E3酶，并用于监测 E3 酶活性。但是由于探针的合成需要使用一些不可商业化的反应原料如甲苯磺酰基取代的双活化烯 (TDAEs)，以及例如巯基与对甲基苯磺酰基的加成、消除等不常见的生物兼容反应，在普通的生化实验室实现具有挑战性。

李宜明和石景团队合作开发的携带有Dha亲电基团E2-Ub-Dha探针很好的解决了这一问题。该探针可通过简易的基于酰肼的NCL (Native Chemical ligation)及连续Dha生成的策略制备，并且反应所需要的原料均已商业化，因此在实际应用中更易于获取。

这种新的E2-Ub-Dha探针不仅能在体外对HECT的E3酶进行高效捕获，也可以在细胞裂解液复杂环境中也可对HECT E3酶进行有效标记。该探针不仅将有助于理解不同细胞环境中HECT E3酶的细胞作用和功能，也有望为E3酶的特定抑制剂的筛选提供有效的技术支持。

这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是许玲博士及两校合作培养的博士研究生樊健。

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An activity-based probe developed by a sequential dehydroalanine formation strategy targets HECT E3 ubiquitin ligases

Ling Xu, Jian Fan, Yu Wang, Zhongping Zhang, Yao Fu, Yi-Ming Li, Jing Shi

Chem. Commun., 2019, 55, 7109-7112, DOI: 10.1039/C9CC03739J

李宜明博士简介

李宜明，合肥工业大学食品与生物工程学院教授。2010年于中国科学技术大学取得博士学位，2010至2012年在清华大学化学系开展博士后研究，2012年7月起就职于合肥工业大学。

李宜明教授课题组主要致力于发展翻译后修饰蛋白的化学半合成新方法，并用于蛋白质探针的制备及组学、生物化学探索。提出了以“酶促蛋白酰肼制备”为核心的概念，发展了一套蛋白质半合成新方法体系，并在翻译后修饰蛋白的半合成及应用方向开展了系列工作。以第一或通讯作者共发表 SCI 论文 40余篇，包括 Nat. Commun.、 J. Am. Chem. Soc.、 Angew. Chem. Int. Ed. 等，主持及完成多项国家自然基金项目并参与重大研究计划重点项目。