酪氨酸动态修饰的化学识别与功能调控

Among the protein post-translational modifications (PTM), dynamic tyrosine modifications alter the structural and functional properties of the target protein, regulating a series of important biological processes. This proposed project focuses on the chemical recognition and manipulation of dynamic tyrosine modifications in vitro and in vivo. First, we will develop bioorthogonal labeling methods and chemical modification techniques for several ortho-substituted tyrosines, nitrotyrosine, and the phosphorylated tyrosine. Second, in conjunction with the genetically encoded tyrosine Tyr-OR as a handle, novel bioorthogonal modification/labeling methods could enable the generation/identification of dynamic tyrosine modifications on the target proteins. This project will provide site-specific labeling tools for various modified tyrosines and will facilitate our understanding on the biological processes involving protein tyrosine modifications.

作为蛋白质翻译后修饰的重要组成部分，生物体内酪氨酸的动态修饰对蛋白质的结构和功能有着显著影响，参与调控了一系列重要的生理生化过程。本项目围绕对蛋白质中酪氨酸动态修饰的化学识别与功能调控这一关键科学问题，一方面通过设计和条件筛选，发展在天然酪氨酸中酚羟基的邻位引入多种官能团的生物相容反应。发展针对硝基化酪氨酸（Tyr-NO2）和磷酸化酪氨酸（Tyr-OPO3）的新型生物正交反应，尝试对细胞内目标蛋白上酪氨酸的翻译后修饰水平进行特异标记，并对这些重要生理现象进行动态监控和表征。另一方面，结合非天然氨基酸插入机制，将非天然酪氨酸（Tyr-OR）引入目标蛋白，进一步通过生物相容条件下的Tyr-OR 的官能团化反应，实现对目标蛋白上酪氨酸的动态修饰和功能调控。本项目的实施对于理解酪氨酸动态修饰的基本生理功能，及其在疾病发生过程中的调控作用有着重要的推进作用。

蛋白质上酪氨酸的翻译后修饰与生命体内很多重要的生理现象及肿瘤等重大疾病的发生有着密不可分的联系。为了更好的研究酪氨酸翻译后修饰在疾病发生过程中的作用，发展生物相容条件下的酪氨酸动态修饰的生物正交反应，开发对体内翻译后修饰酪氨酸进行动态识别和调控的方法势在必行。在本项目中，项目负责人研究团队在温和条件下，对天然或非天然的酪氨酸上酚羟基的邻位进行了多种官能团的直接修饰，进一步合成了带有不同官能团的多肽，并对多肽上酚羟基的邻位进行多种官能团修饰，这不仅能简化酪氨酸的修饰过程，更可以为基于酪氨酸的生物正交反应提供更广泛的拓展思路。