硒蛋白合成及基于硒蛋白的糖蛋白合成研究

多种硒蛋白已经被分离和表征，但是很多硒蛋白的反应机理与功能并没有完全阐明。硒代半胱氨酸作为第21种氨基酸，存在于硫氧化还原蛋白还原酶，碘化甲腺氨酸脱碘酶等具有重要生理活性的酶中。研究硒蛋白遇到的一个重要问题是真核硒蛋白基因不能在原核生物体内异源重组表达。通过化学合成和基因编码硒代氨基酸的类似物如光保护的硒代半胱氨酸，硒代氨基酸可以在需要研究的蛋白质的特定位点被引入，从而能够在活体细胞中大量表达硒蛋白用于研究。本研究工作的重点在于进行分子进化筛选平台的构建，利用基因编码技术和正负循环筛选途径获得能够特异性识别目标硒代氨基酸类似物的合成酶变异体。通过对硒代氨基酸的结构进行化学修饰，可以更有效的研究硒蛋白的结构和功能。本项目研究将进一步开展基于基因编码苯基硒代半胱氨酸的工作，在蛋白中引入糖基化等化学修饰，研究蛋白质环境中的麦克加成的手性选择性，以及糖蛋白的糖基部分和糖蛋白的结构与功能的关系。

研究硒蛋白遇到的一个重要问题是真核硒蛋白基因不能在原核生物体内异源重组表达。通过化学合成和基因编码硒代氨基酸的类似物如光保护的硒代半胱氨酸，硒代氨基酸可以在需要研究的蛋白质的特定位点被引入，从而能够在活体细胞中大量表达硒蛋白用于研究。本研究工作合成了大量硫代或硒代氨基酸，完成了分子进化筛选平台的构建，利用基因编码技术筛选了能够特异性识别目标硒代氨基酸类似物的合成酶变异体。通过麦克加成的方式尝试了在一些目标糖蛋白的丝氨酸、苏氨酸和天冬酰胺位点进行糖基化修饰。在本项目的资助下，我们采用新的方法高效合成了7-羟基香豆素氨基酸及其衍生物，并成功应用于蛋白质定点特异的荧光标记。此外，我们也通过点击化学方式实现了哺乳动物细胞内RNA 的共价标记，从而实现了RNA 标记的多样化、功能化和可视化。