PNAS：重磅！科學家成功擴展研究細胞功能的「工具箱」

2017年1月7日 訊 /生物谷BIOON/ --最近，發表在國際雜誌Proceedings of the National Academy of Sciences上的一篇研究報告中，來自斯克里普斯研究所（TSRI）的研究人員通過研究開發了一種新工具來研究蛋白結構的分子細節，相關研究或能幫助科學家利用進化原理來發現新型有用的酶類工具（蛋白酶工具）。

蛋白酶能夠將蛋白質「切割」成小的肽類片段，隨後科學家們就能夠分析確定蛋白質的身份，以及是否細胞能夠對蛋白質進行化學改變進而來改變其功能。這項研究中研究者開發出的新型蛋白酶為深入理解翻譯後修飾（post-translational modifications）的分子機制提供了新的線索，翻譯後修飾是當蛋白質從RNA翻譯生成之後進行的一些修飾性改變。

研究者Brian M. Paegel教授指出，我們能夠通過化學分析來直接觀察這些蛋白修飾，但我們並不能讀出DNA的序列信息。這些修飾能夠明顯改變蛋白質的穩定性和功能，而且未經調解的修飾還會誘發諸如癌症等疾病的發生，因此，理解這些修飾作用的本質和位置對於早期藥物發現至關重要。

當前科學家們依賴一種名為質譜法的技術來研究翻譯後修飾過程，隨著質譜法的應用和普及，研究者就能夠對肽類進行分析來觀察蛋白質的質量變化從而發現一些隱藏在背後的信息，一種意想不到的質量變化就能夠揭示翻譯後修飾的發生。如今很多研究者會利用胰蛋白酶將蛋白質破碎成肽類片段，因為利用質譜法並不會獲取很多蛋白酶，而胰蛋白酶就成為了該領域的研究主力，然而研究者指出，如果胰蛋白酶能夠產生一種攜帶可修飾位點的肽類的話那只能說明我們運氣好罷了，因此Paegel及其同事就認為需要開發一種新工具來直接在修飾位點對蛋白質進行切割。

為了解決上述問題，研究者Paegel利用定向進化的方法開發出了一種胰蛋白酶突變體，隨後研究者就開發出了數千個胰蛋白酶突變體，並對每一種突變體在特殊修飾位點切割蛋白質的能力進行了檢測，他們發現，這種新型突變體或許能在瓜氨酸修飾位點對蛋白質進行切割。研究者認為，這種新方法或許能夠幫助用來繪製一種更廣泛的翻譯後修飾圖譜，而且他們希望利用定向進化技術來發現更多能夠靶向作用其它翻譯後修飾的新型蛋白酶類。（生物谷Bioon.com）

本文系生物谷原創編譯整理，歡迎轉發，轉載需授權！點擊獲取授權。更多資訊請下載生物谷APP.

Evolution of a mass spectrometry-grade protease with PTM-directed specificity

Duc T. Tran et al.