面向蛋白质化学合成与润饰的新方法-巯基保护和温和释放摘要
摘 要
蛋白质是化学生物学中重要的生理活性分子。在生物学研究中，利用修饰
的蛋白质，可以更详细的揭示作用机理。但是这些分子难以用生物表达来获的，
化学全合成却能够提供含有更种非天然氨基酸，特定位点同位素标记及成像标
签的蛋白质，推动了在分子水平上理解蛋白质功能。化学选择性连接被发展用
来有效的合成各种蛋白，其中自然化学连接方法应用最为广泛。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。
而天然蛋白质半胱氨酸的丰度只有 1.7%，且硫酯很难高效制备。近年来，很多
化学家对其进行了大量的改进，以期突破半胱氨酸和硫酯的限制。进一步，用
于可以用来进行连接的“Xaa-Cys ”的位点就更加难以获得, 最近发展的氨基酸
巯基化，连接后进行脱硫的方法不失为一种很好的解决方案。但是，这种方案
的要求是蛋白质中天然的半胱氨酸的巯基必须在脱硫时被有效的保护起来。
另一个挑战是合成含有多个半胱氨酸的多肽或者蛋白质中一个经常遇到的困难
是明确的几个二硫键形成的合成。为了解决这一困难，往往需要半胱氨酸残基
正交保护，然后分步形成二硫键的。最后，多肽或者蛋白质的修饰缀合物化学
还需要对活性半胱氨酸侧链进行选择性保护和在生物兼容的温和条件下脱除。
目前在肽合成中常用几种保护基都不能满足蛋白质化学合成的需要，其要
不脱除条件苛刻，要不与蛋白质化学合成不兼容。因此，必须发展一种能在温
和条件下脱除的，并且与多肽蛋白质化学相融合的巯基保护基。本文中，作者
在前人工作基础上，设计合成了一类与固相肽合成兼容新的半胱氨酸巯基保护
基 Hqm
和 Hgm 。与之前报导的保护基相比，在多肽合成中脱除条件更为温和。
经过测试和条件优化，发现两种保护基很容易在肼水溶液中高效脱除，并与自
然化学连接的所有条件兼容。而且我们运用该保护基，成功合成了 trifolitoxin
和 human neutrophil defensin hNP2 ，表明其适用于多肽和蛋白质化学合成。
关键词：蛋白质化学合成
多肽 半胱氨酸 自然化学连接 巯基保护基
I
Abstract
ABSTRACT
Proteins
are
important
biological
macromolecules
that
carry
out
most
of
the
biochemical functions in chemical biology.
The use of modified proteins can reveal
more
detailed
biological
mechanism.
However,
these
molecules
can’t
be
readily
obtained through biological expression. The total chemical synthesis of proteins from
unprotected peptide fragments has enabled the introduction of unnatural amino acids,
site-specific isotopic labeling, and attachment of affinity tags or labels for imaging,
and
has
great
potential
of
increasing
our
understanding
of
the
molecular
basis
of
protein
function.Chemoselective
ligation
methods
have
increased
the
efficiency
of
protein synthesis. In particular, currently native chemical ligation is most widely used,
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