鑽石舞台

摘要：華中科技大學吳鈺周教授課題組總結了用於蛋白酶活性「開/關」控制的化學修飾方法，並歸納了應用這些策略的最新研究進展。重點介紹了蛋白酶特異性和非特異性化學修飾的方法，討論了這些修飾方法針對不同響應信號調控蛋白酶活性「開啟」和「關閉」的應用場景，並對這些應用場景進行了分類闡述。

關鍵詞：Macromolecular Rapid Communications，蛋白質化學修飾，酶活性調控，化學外殼，酶活中心

酶在生物體的許多重要生物學事件中發揮着關鍵作用。近年來，蛋白質化學修飾策略的迅猛發展為蛋白酶進一步的研究和改造提供了一個巨大的工具箱。尤其是，對於許多生物學應用，酶活性的控制在研究中變得越來越重要，如在某些場景下需要通過響應內部或外部刺激來控制蛋白酶的活性。一般來說，目標酶活性可以通過結合多種外部刺激和機制來調節，例如pH、溫度、光、磁力、電、酶、氧化還原和小分子。那麼如何將這些響應信號通過化學的方式構建到目標蛋白酶的特定區域？同時，針對不同的應用場景，我們應該如何選擇合適的方式來構建蛋白酶活調控體系？

近日，華中科技大學化學與化工學院吳鈺周課題組綜述了用於調控蛋白酶活性「開/關」的化學修飾策略及其在蛋白酶活性調控方面的研究進展。蛋白酶活性「開/關」的化學修飾主要策略：i) 蛋白酶表面非特異性共價修飾，對具有化學反應活性的天然氨基酸殘基進行修飾；ii) 位點特異性共價修飾，其中大部分通過生物正交反應發生在低豐度天然氨基酸或非天然氨基酸(UAA) 上；iii) 非共價修飾，通過非共價相互作用完成化學修飾。而這些常用的化學修飾策略，目前主要用來調控蛋白酶活性的研究主要分為以下兩類：i）將蛋白酶與信號響應模塊相結合，即以共價或非共價方式在靶蛋白上創建可切換的反應中心，以改變響應信號的酶的結構，是酶活性開/關控制的常用方法；ii）構建刺激依賴性化學外殼也是一種非常有效的調節蛋白質活性的方法。例如，利用化學手段在目標蛋白酶上構建智能響應外殼，以實現對目標酶活性的智能「開/關」控制。最後，本文對這一領域的未來發展方向進行了展望，討論了其在精準生物學研究及精準臨床醫學中的巨大應用前景。

相關論文以「Chemical Modification for the 「off-/on」 Regulation of Enzyme Activity」為題在線發表在 Macromolecular Rapid Communications上。