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中科院研究光点击化学获最新进展

2013-07-22 14:11
龙凰
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  7月21日,Angewandte Chemie International Edition在线发表了中科院生物物理研究所王江云研究组题为Expanding the Genetic Code for Photoclick Chemistry in E. coli, Mammalian Cells and A. thaliana的最新研究成果。该研究通过基因密码子扩展,实现在原核和真核细胞以及植物中编码具有光点击活性的非天然氨基酸丙烯酰赖氨酸(AcrK),并利用光点击化学反应在大肠杆菌细胞中实现了细胞骨架蛋白FtsZ的活细胞标记,这为基于光点击化学的蛋白质荧光标记研究蛋白质功能提供了有力的工具。

  蛋白质荧光标记已成为研究蛋白质功能的重要手段,目前蛋白质荧光标记主要是通过目标蛋白与荧光蛋白的融合表达来实现的。但由于荧光蛋白的分子量比较大,因此不能真实地反映目标蛋白在活细胞中的准确定位,这就阻碍了我们对蛋白质功能的正确理解。因此,发展新的蛋白质荧光标记方法对了解蛋白质真实的生物学功能具有十分重要的意义。

  基于基因编码非天然氨基酸的光点击化学蛋白质荧光标记具有以下的优点:

  1.反应速率快(达到50 M-1s-1);

  2.光驱动的蛋白质时空分辨标记;

  3.点击化学反应引发的荧光基团生成,背景噪音低;

  4.光点击活性非天然氨基酸的蛋白质定点插入对蛋白质的结构影响小。

  所以,遗传密码子的扩展结合光点击化学反应可以对目标蛋白进行精确定位,并可清晰展示其动态行为,这就能够满足微丝骨架动态组装机制研究的需求。

  该研究通过基因编码的方法实现了AcrK在大肠杆菌和哺乳动物细胞中蛋白的特异性插入,并在365nm紫外或405nm激光激发下与四唑化合物进行点击化学反应,实现了大肠杆菌细胞骨架蛋白FtsZ的活细胞荧光标记。同时在模式植物拟南芥中实现了基因密码子的扩展,这为我们利用基因编码非天然氨基酸结合光点击反应研究植物微丝骨架的动态组装机制奠定了基础。

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