新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家们发现了一种特殊的植物源肽连接酶，是如何将蛋白质连接在一起的。这种结合在药物开发过程中是一个重要的过程，例如将化疗药物特异性地附加到抗体上，抗体可以识别目标癌细胞的肿瘤标记物。利用这一知识，他们创造了一种重组酶，比已知类型的连接酶快3000倍。
目前，在药物开发过程中，蛋白质分子通过化学方法缝合在一起。虽然方法有效，但留下的副产物可能会改变最终产品的功能。
肽连接酶是生物技术中以特定方式修饰和标记蛋白质的一个重要精密工具，可用于蛋白连接，在蛋白质标签，成像和体内蛋白质跟踪等生物技术和生物医学方面广泛应用。
比来自细菌的连接酶，或使用化学物质将蛋白质结合在一起，植物源肽连接酶已被证明是一种更可靠的蛋白质“超级胶水”。但植物提取的酶可能携带微量污染物，进而引发过敏，而且这种酶的有效性取决于来源植物的成功生长和收获。相比之下，开发重组肽连接酶可在实验室中大量生产，不产生任何副产品，更具有产业化前景。
天冬酰胺肽连接酶(PAL)就是一类很有应用前景的肽连接酶系，在接近中性的条件下催化Asx(Asn/Asp)-Xaa键的形成。而天冬酰胺酰基内肽酶(AEPs)是一种半胱氨酸蛋白酶，在酸性条件下可破坏Asx -Xaa键。天冬酰胺酰内肽酶和肽连接酶具有相同的保守结构，其相反活性的确切分子基础仍有待确定。
南洋理工大学的研究小组研究了来自中国紫堇(Viola yedoensis)和加拿大紫堇(Viola canadensis)中提取的此类酶的遗传信息，并将5个重组酶样本植入昆虫细胞培养中。这5个样本中，有3个是肽连接酶，,2个是蛋白酶。科学家们发现其中一种重组肽连接酶样本VyPAL2具有特殊的结合特性，其效率是其他三种已知类型连接酶的3000倍。
通过对VyPAL2的结构分析，其“强力胶”特性的“控制中心”缩小到两个称之为LAD1和LAD2的特定区域。LAD1影响酶活性的速率，而LAD2决定酶是否表现出连接酶或蛋白酶活性。
研究结果发表在4月份的《Proceedings of the National Academy of Sciences 》上。
该研究提供一种转换蛋白酶为肽连接酶的方法，即通过在蛋白酶的LAD1和LAD2区域引入突变来实现。了解这一转化过程为识别新的有趣的肽连接酶开辟了可能，只需在蛋白质序列数据库中搜索LAD1和LAD2区域即可，很有可能会发现更多可以转化为肽连接酶的蛋白酶。
就像一次钓鱼探险，但至少现在我们知道去哪里钓鱼了。
人工合成的重组肽连接酶，有助于从活生物体中提取成分制成药物。它克服了现有方法的局限性，如副产品或可能改变药物功能和疗效的有毒分子。简单地说，创造这些连接酶的工作为药物、诊断和生物材料的精确生物制造提供了一个改进的平台。
该重组酶的发明以及将蛋白酶转化为连接酶的机理已申请专利。团队最近也获得了南大创新企业公司ntutive的资助，正致力于将该重组酶开发成一种产品。
参考资料：
1. Scientists uncover binding secret behind protein 'superglue'
2. Structural determinants for peptide-bond formation by asparaginyl ligases
3. Science News from Nanyang Technological University
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