Site-Specific Bioconjugation through Enzyme-Catalyzed Tyrosine-Cysteine Bond Formation.
Site-Specific Bioconjugation through Enzyme-Catalyzed Tyrosine-Cysteine Bond Formation.
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DOI：
10.1021/acscentsci.0c00940
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发表时间：
2020-09-23
影响因子：
18.2
通讯作者：
Francis MB
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lobba MJ;Fellmann C;Marmelstein AM;Maza JC;Kissman EN;Robinson SA;Staahl BT;Urnes C;Lew RJ;Mogilevsky CS;Doudna JA;Francis MB
蛋白质-蛋白质和蛋白质-肽缀合物的合成是生产疫苗、免疫治疗剂和靶向递送剂的重要能力。在这里，我们表明，酪氨酸酶是能够氧化暴露的酪氨酸残基成邻醌，迅速与目标蛋白上的半胱氨酸残基反应。这种偶联反应发生在温和的有氧条件下，并具有罕见的能力，在2小时内连接全尺寸的蛋白质。该方法的实用性被证明用于连接阳离子肽以将CRISPR-Cas9的细胞递送增强20倍，以及用于将报告蛋白偶联至癌症靶向抗体片段而不损失其细胞特异性结合能力。该技术的广泛适用性为蛋白质嵌合体的合成提供了一种新的构建模块方法。酪氨酸残基的酶促氧化，然后与半胱氨酸硫醇反应，允许仅使用天然氨基酸侧链共价偶联蛋白质和肽。
The synthesis of protein–protein and protein–peptide conjugates is an important capability for producing vaccines, immunotherapeutics, and targeted delivery agents. Herein we show that the enzyme tyrosinase is capable of oxidizing exposed tyrosine residues into o-quinones that react rapidly with cysteine residues on target proteins. This coupling reaction occurs under mild aerobic conditions and has the rare ability to join full-size proteins in under 2 h. The utility of the approach is demonstrated for the attachment of cationic peptides to enhance the cellular delivery of CRISPR-Cas9 20-fold and for the coupling of reporter proteins to a cancer-targeting antibody fragment without loss of its cell-specific binding ability. The broad applicability of this technique provides a new building block approach for the synthesis of protein chimeras. Enzymatic oxidation of tyrosine residues followed by reaction with cysteine thiols allows the covalent coupling of proteins and peptides using only native amino acid side chains.
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