医学进展
2014年05月号
医学进展

促红细胞生成素的化学合成方法

作者:李秋实

促红细胞生成素(ErythropoietinEPO)是一种信号糖蛋白,控制着红细胞生成的基本过程。因此,EPO也是用于治疗癌症、艾滋病毒和慢性肾脏疾病等疾病所致贫血的常用药物。近期,斯隆-凯特琳癌症中心的研究人员首次成功合成了促红细胞生成素,这项成果成为合成生物大分子具有里程碑意义的杰作。研究结果发表在近期的《科学》杂志上。

EPO是一种含166个氨基酸的糖蛋白,Ser126Asp24Asp38Asp83四个位点都能接上不同的糖基,从而产生了多种糖基化形式。即EPO不仅是一种蛋白质,最重要的是它是一种糖蛋白,合成难度更大。研究人员采用目前属于主流技术的自然化学连接技术(native chemical ligation, NCL),在温和条件实现多肽链的选择性连接,突破固相化学只能合成50个氨基酸长度多肽的限制。

传统的NCL技术要求两段多肽链在连接位点有半胱氨酸残基,而EPO则不具备合适的半胱氨酸残基。于是,研究人员应用斯克利普斯研究所报道的脱硫技术(metal-free desulfurization, MFD),在温和条件下将半胱氨酸转化为丙氨酸,从而解决肽链组合连接的问题。

EPO合成的另一大难点是合成多糖侧链,因为糖环上含有多个羟基,而EPO的N-苷侧链有多个分枝,糖单元数目达到20个,选择性精确合成这样的糖链比肽链难得多,而且没有统一的building block和合成方法。糖链合成后必须连接到肽链上,这也不是一件容易的事,而麻省理工学院报道的convergent aspartylation完美地解决了这个问题。

随着技术的发展,化学与生物学方法的分解已经日渐模糊,研究者们往往采用酶促化学来合成具有手性的药物,也往往通过纯化学合成方法来合成生物大分子。该研究更为重要的一个意义在于,其提供了一种更具有外延性的方法,为以后相关糖蛋白的合成形成了一套标准的方法。(作者:李秋实)

参考文献DOI:10.1126/science.1245095


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