蝶豆粘酶定点修饰活细胞表面

细胞表面（cell surface）是指包围在细胞质外层的复合结构体系，是细胞与外界环境物质相互作用并产生各种复杂功能的部位。近年来，为了更好地了解细胞表面在细胞-细胞之间或者细胞-环境之间的关键作用，科学家们开发了多种方法对细胞表面进行化学修饰。常见的方法有代谢工程法、脂质体融合技术和非天然氨基酸嵌入技术等。虽然许多实验室都在努力完善这些已知的技术，开发一种温和、高效和特异性的新方法仍然是近年来细胞表面修饰研究领域的热点内容。而利用酶法修饰可以弥补上述方法的不足。最近，新加坡南洋理工大学生命科学学院的刘传法（Liu Chuan-Fa）和谈秉军（James P. Tam）教授团队利用一种新型的蛋白连接酶率先实现了对活细菌表面特定膜蛋白的多种修饰。

自南洋理工大学生命科学学院的谈秉军（James P. Tam）团队报道发现一种新的高效多肽连接酶Butelase 1（蝶豆粘酶）以来，这种酶在生物医学研究领域内表现出极大的应用前景。Butelase 1（蝶豆粘酶）从一种能产生大环寡肽的植物Clitoria ternatea（蝶豆）中提取得到。Butelase 1（蝶豆粘酶）可识别天冬氨酸-组氨酸-颉氨酸（NHV）的三肽序列中天冬氨酸残基后面的肽键而对其进行切割，并使该天冬氨酸和另一肽链N端残基连接形成一个新的肽键。在迄今发现的所有蛋白连接酶中，这种酶展示了最为高效的催化动力学性质，并且在蛋白修饰、多肽和蛋白链的环化、树状多肽物质的合成等方面表现出广泛的应用价值。所有这些特征表明Butelase 1（蝶豆粘酶）在细胞表面修饰生物工程领域也会是一种非常有效的工具。为此，新加坡南洋理工大学生命科学学院的刘传法（Liu Chuan-Fa）和谈秉军（James P. Tam）教授团队合作，通过基因工程在大肠杆菌表面表达一种能被Butelase 1（蝶豆粘酶）识别的膜蛋白，利用该酶实现了对活细菌表面的多种定向修饰，并引入包括荧光素、生物素、糖多肽以及其他蛋白分子。他们还利用荧光素标记的细菌研究了细菌在体外与癌细胞、在体内与斑马鱼巨噬细胞之间的相互作用。该工作为人们今后研究病原细菌与宿主的相互作用以及开发以活细胞为载体的疫苗与药物等提供了一种新的选择工具。

这一成果近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者是南洋理工大学的博士后毕晓宝和殷娟。

该论文作者为：Dr. Xiaobao Bi, Dr. Juan Yin, Dr. Giang K. T. Nguyen, Chang Rao, Nurashikin Bte Abdul Halim, Dr. Xinya Hemu, Prof. Dr. James P. Tam, Prof. Dr. Chuan-Fa Liu

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Enzymatic Engineering of Live Bacterial Cell Surfaces Using Butelase 1

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 7822, DOI: 10.1002/anie.201703317

导师介绍

刘传法

http://www.x-mol.com/university/faculty/45878

谈秉军

http://www.x-mol.com/university/faculty/45879