图1. 通过原位酶切、谍标签-谍捕手反应对和分离型内含肽共同介导（支化）蛋白质异质索烃的生物合成

为进一步简化合成过程，他们基于分离型内含肽在反应时会自身从主链上切除下来的特性，设计了由两种正交的分离型内含肽介导的环化过程，其可以在胞内次序发生反式剪接和自发链断裂，从而消除了原位酶切反应的必要性，并可实现两个蛋白质结构域的主链环化，制备结构更加简洁的蛋白质异质索烃（图2）。X射线单晶衍射实验成功解析了利用该方法制备的cat-GFPX-X的晶体结构，有力地证明了其中两个环状组分之间机械互锁的空间关系（图3）。这也是第一个人工设计合成的蛋白质异质索烃的晶体结构。

图2. 由两种正交的分离型内含肽介导蛋白质异质索烃的生物合成

图3. (a)利用X射线衍射解析所得cat-GFPX-X晶体结构(PDB ID: 7BWN)；(b) cat-GFPX-X晶体结构中两个p53dim结构域的相互作用界面分析

该方法的优势在于其可基因编码，高度模块化，且合成过程无需额外控制，在细胞内直接自发完成，既大大简化了合成步骤，又有效提高了产物的纯度。它适用于胞内合成含有多种功能蛋白质的异质索烃，并可拓展到各种具有支化结构的异质索烃。相较于同质索烃，它们的分子结构复杂性和多样性进一步提高，有望更好地实现不同结构域之间的协同，深入地探讨拓扑结构对分子性质和功能的影响，在工业酶工程和生物医药领域具有广泛的潜在应用价值。该研究近期在线发表于Angew. Chem. Int. Ed.。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202005490