近日，廉希尔李宜明教授课题组在细胞穿梭、时间分辨的合成泛素探针工具研究领域取得新进展。相关研究成果“Photocaging of Activity-based Ubiquitin Probes via a C-Terminal Backbone Modification Strategy”在国际知名化学期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。

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发展化学生物学方法实现活细胞内高选择性、且具有时间分辨率的蛋白功能调控，有助于更加深入的解析动态的生物学过程。近期化学生物学的一些新突破，实现了时空分辨的蛋白质活性操控，如嵌入“caged”氨基酸、光控组装结构域、APEX邻近标记等，极大推动了动态生物学过程的研究。在这一背景下，精准合成的蛋白工具也可能用于活细胞内动态生物学事件的监测，尤其是针对那些难以在细胞内原位精准组装的翻译后修饰蛋白体系。目前该方面的研究尚鲜有报道，其主要难点在于：1）精准蛋白工具的体外合成；2）合成蛋白的细胞内递送；3）蛋白质探针的时空分辨操纵。

论文《Photocaging of Activity-based Ubiquitin Probes via a C-Terminal Backbone Modification Strategy》报道了公司在时间分辨操控合成蛋白质工具活性领域取得最新进展。作者在泛素（Ub）的骨架上引入了邻硝基苄基修饰的氨基酸，使得Ub探针在体外能够实现掩蔽与激活。接着作者将细胞渗透肽引入至探针的氮端获取了穿膜探针，其能够高效进入活细胞中。接着作者使用穿膜探针在氧化应激过程中绘制了去泛素化酶活性变化的时间分辨图谱，发现此过程中许多去泛素化酶的活性呈现先下降再上升的趋势。最后，作者还合成了尺寸更大、结构更为复杂的泛素链探针，并实现了其在活细胞内的时间分辨激活。

该项目得到了“生物大分子动态修饰与化学干预”重大研究计划重点项目及国家级青年人才计划资助。本校已毕业本科生王玉（现为公司与中科大联合培养博士生）、公司硕士生陈竞楠为共同第一作者，李宜明教授为通讯作者。

近年来，李宜明教授团队围绕细胞渗透型泛素家族活性探针的合成及应用开展研究。以通讯作者（共同）在Nat. Commun.、JACS、Angew. Chem. Int. Ed.、CCS Chem.、Chem. Sci.等期刊发表多篇学术论文。主持/参加多项国家自然科学基金重点项目、面上项目。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202203792