2008-2-14 9:22:37

mRNA指导非核糖体多肽合成

从多种生物体内分离出的天然多肽类物质常含有N-甲基化骨架和非蛋白氨基酸，这有利于增强其蛋白酶水解稳定性、对膜的通透能力以及与靶标的亲和性等。它们通常不是由核糖体合成，不需要mRNA模版，而是由复杂的多酶聚合体（即非核糖体多肽合成酶）合成，这大大增加了构建期望的多肽物质库的难度。最近，来自日本东京大学的Kawakami等人新发现了一种以mRNA为模板通过核糖体途径合成该类天然多肽的方法，该成果以封面文章形式发表在2008年1月25日的《化学与生物学》（Chemistry  &  Biology）上。

Kawakami等人采用弹性酶系统和PURE无细胞蛋白质合成技术两种关键技术，成功合成了含有多个N-甲基化氨基酸和非蛋白氨基酸的多肽。其中弹性酶系统是一个以核酶为基础的tRNA酰化系统，能够将任一氨基酸与含有任一反密码子的tRNA连接；PURE是一个重组的大肠杆菌无细胞翻译系统，能够进行转录和翻译，并且能够人为控制其中参与翻译的构件，如氨基酸和氨酰化tRNA合成酶等。通过这两个系统的整合，能够很容易地重新组合遗传密码子和甲基化氨基酸，按照人为设计的mRNA序列合成所期望的多肽。

研究人员已经通过这种途径成功地合成了含有10个连续的甲基化氨基酸的线性多肽，同时也能够合成环化多肽。蛋白氨基酸和非蛋白氨基酸均能够成功掺入，其中芳香族氨基酸掺入的几率高于脂肪族氨基酸。

这个新的技术平台为构建N-甲基化多肽产物库提供了便利条件，在药物开发方面具有重要应用前景。（科学网  穆宏平/编译）

（《化学与生物学》（Chemistry & Biology），Vol 15, 32-42, 25 January 2008，Takashi Kawakami, Hiroaki Suga）

生物谷推荐原始出处：

Chemistry and Biology, Vol 15, 32-42, 25 January 2008

Article

Messenger RNA-Programmed Incorporation of Multiple N-Methyl-Amino Acids into Linear and Cyclic Peptides

Takashi Kawakami,1 Hiroshi Murakami,2 and Hiroaki Suga1,2,

1 Department of Chemistry and Biotechnology, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, Tokyo 113-8656, Japan
2 Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo, Tokyo 153-0894, Japan

Corresponding author
Hiroaki Suga
hsuga@rcast.u-tokyo.ac.jp

Natural peptide products often contain N-methylated backbones, and such a modification plays a crucial role in making natural peptides peptidase resistant and membrane permeable. Here, we demonstrate the ribosomal synthesis of N-methyl-peptides by means of genetic code reprogramming. Two key technologies, a ribozyme-based de novo tRNA acylation (flexizyme) system and an E. coli reconstituted cell-free translation (PURE) system, were used in order to reassign arbitrarily chosen codons to Nα-methylated amino acids (Meaa). Using this combination, we determined the general structural requirement of “accessible” Meaa and demonstrated their multiple incorporations into the nascent peptide chain according to the assignments made on mRNA, giving linear and cyclic N-methyl-peptides in high purities. This platform technology offers a convenient tool for the construction of N-methyl-peptide libraries, potentially leading to the discovery of therapeutic peptides.