推荐一篇发表在Nat. Commun.上的文章：A biomimetic electrostatic assistance for guiding and promoting N-terminal protein chemical modification，文章的通讯作者是来自法国里尔巴斯德研究所的Oleg Melnyk。在各种形式的生物大分子相互作用中，静电作用是极为重要的一部分。蛋白质中常见的磷酸化翻译后修饰可以通过负电荷的引入，改变蛋白质与其他分子的结合行为。作者受此启发，认为这种静电效应可以用于诱导位点特异性的化学反应，实现蛋白质的选择性化学修饰。作为概念验证，作者探索了用磷酸丝氨酸(pSer)和精氨酸(Arg)的正负电吸引诱导蛋白质N端化学反应的能力。硫酯的氨解反应是多肽化学合成中常用的构筑肽键的反应，但顺利实现肽链拼接的前提是硫酯与N端的氨基而非侧链氨基反应，因此Lys侧链上的氨基需要预先保护以避免干扰。通过在硫酯肽的C端引入一段pSer序列以及在待修饰蛋白的N端引入一段聚Arg序列，作者成功实现了对大肠杆菌I27蛋白的N端选择性修饰。接下来，作者又在模型肽上进行了一系列的测试。首先，作者将用于控制位点选择性的pSer或Arg序列去掉，发现不仅选择性变差，反应效率也大幅降低了。其次，作者研究了pSer和Arg数量对反应的影响，发现pSer的数量更为关键。随后，作者还探究了缓冲液体系的作用，发现静电作用诱导的硫酯氨解反应最适合在pH 6-8下进行，并且可以耐受6 M尿素的存在，但盐酸胍或者磷酸缓冲盐会对反应造成抑制。在证明了静电作用辅助的化学修饰的可行性后，作者尝试将这一策略应用到蛋白质的天然化学连接(NCL)中。典型的NCL利用的是肽硫酯和N端Cys肽的硫酯交换与分子内氨解反应，通常在mM肽浓度下进行。作者通过在连接的片段附近分别引入正负电标签，使得反应速率提升了3个数量级，在μM浓度下也能达到极高的转化率。这种高效性超越了目前所有的NCL化学反应。最后，作者希望研究静电辅助作用在硫酯氨解反应以外的应用。这次选择的模型是肽酰肼与N端甲酰肽之间形成腙的缩合反应，该反应与硫酯的氨解不同，是个可逆的平衡反应。作者证明，正负电标签的引入对于反应的速率和产率都有显著的提升。综上，作者提出了一种静电辅助策略，通过在蛋白质感兴趣的连接位点附近引入电荷标签来实现位点特异性的化学修饰，并且可以极大地提高反应效率。文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-34392-5原文引用：DOI：10.1038/s41467-022-34392-5
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