面向蛋白质化学合成和修饰的方法与应用

发布时间：2018-12-10 13:35

【摘要】：作为生命体的重要组成部分,蛋白质在各个领域支撑着细胞的生命过程,发挥其独特的生理功能。随着人类基因组草图的完成,蛋白质结构与功能的关系逐渐成为生命科学研究的前沿。而蛋白质的翻译后修饰过程,如磷酸化,甲基化,乙酰化,泛素化,糖基化等对细胞的结构和功能的调控发挥重要作用,且与许多疾病的发生密切相关,从而得到科学家们的广泛关注。获得高纯的天然蛋白是蛋白质结构与功能关系的研究得以展开的前提,传统的生物提取法和基因表达法得到的蛋白质远远不能满足当前研究的需要。蛋白质的化学全合成法理论上能够克服生物提取法和基因表达法的缺陷,在原子尺度对蛋白质结构实现精确调控。另外,基于化学法的蛋白生物正交标记或修饰,能够实现细胞中蛋白质定位,从而帮助科学家更深入地理解蛋白与细胞内其他组分相互作用或者蛋白质生物代谢过程的机理,而这些修饰或者标记的蛋白分子难以通过生物表达获得。通过化学合成或者修饰,研究者们能够得到高纯的天然蛋白或者特定位点修饰的蛋白,而不受修饰位点,修饰类型和修饰数量的影响。这些通过化学合成或者修饰方法得到的结构确定的目标分子,有利于科研工作者们在分子水平上更清楚理解蛋白质的结构与功能的关系。因此,蛋白质的化学合成和修饰方法越来越受到研究者的关注。近年来,科研工作者们发展了各种各样的关于蛋白质化学合成以及修饰的策略,但仍有一些挑战待解决,其中包括多肽片段的连接和N-糖基化修饰。本文以蛋白质化学中多肽片段连接和修饰为主要目标,着重考察多肽片段自然化学连接之后的光催化脱硫和基于4-硝基苯硫酚酯胺解的多肽片段的N-糖基化,同时也对W(Mo)/S/Cu铜原子簇催化叠氮与炔基环加成反应的催化活性进行初步探索,并对该方法进行初步应用。本论文主要内容如下:首先,对蛋白质化学合成和选择性修饰的发展进行简要概述,并对多肽片段连接方法和生物正交修饰的方法及应用进行归纳和总结。其次,用光催化剂三联吡啶氯化钌和三苯基膦三间磺酸钠盐代替自由基引发剂和三(2-羧乙基)膦,以小分子半胱氨酸和谷胱甘肽为模型,实现可见光诱导的光催化半胱氨酸脱硫。该方法优化后条件被成功应用于含半胱氨酸的多肽模型分子的脱硫,并以十一条含半胱氨酸多肽为底物考察该光催化反应的适用范围,结果证明可见光诱导的光催化脱硫方法对多肽链中天然氨基酸侧链残基,含硫基团,糖基等兼容性较好。我们将该脱硫方法与自然化学连接方法结合,实现线性多肽片段的连接以及天然产物环肽的化学合成。另外,从简单的活泼酯胺解出发,以氨基单糖和Fmoc保护的甘氨酸活泼酯为底物,优化出适用于N-糖基化的4-硝基苯硫酚酯。通过4-硝基苯硫酚酯多肽与氨基糖的胺解,我们实现了糖基与多条肽链连接,并拓展底物范围。此外,简化了寡糖供体唾液酸糖肽的提取过程,实验结果表明基于4-硝基苯硫酚酯多肽胺解的N-糖基化过程对寡糖同样适用。将此方法与ligation/desulfurization方法结合,实现糖肽片段的连接。最后,首次将结构多样的W(Mo)/S/Cu铜原子簇应用于催化叠氮与炔基的环加成反应,考察结构不同的W(Mo)/S/Cu铜原子簇的催化活性,优化出催化活性最好的[NH4]2[WS4Cu4I4]铜原子簇,并对[NH4]2[WS4Cu4I4]铜原子簇催化反应的底物范围进行拓展。另外,[NH4]2[WS4Cu4I4]铜原子簇成功应用于催化糖类和聚乙二醇等生物相容性好的分子或材料的修饰反应,为蛋白质化学各生物分子的修饰和改性提供一种新的途径。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O629.73

【参考文献】