改进的设计蛋白生产方法可防止错误折叠

蛋白质是生命的基石。它们由折叠的肽链组成，而肽链又由一系列氨基酸组成。从稳定细胞结构到催化化学反应，蛋白质具有许多功能。肽链合成后发生的修饰进一步增加了它们的多样性

一种修饰形式是蛋白质剪接。这种蛋白质最初含有一种所谓的“内含子”，它从肽链中去除自己，以确保最终蛋白质的正确折叠和功能

由蛋白质化学家Henning Mootz教授和明斯特大学生物化学研究所的博士生Christoph Humberg领导的一个团队现在回答了一个长期存在的研究问题：为什么一种特殊的内含子变体，即“分裂内含子”，在实验室中经常遇到问题，显著降低反应效率？研究人员能够确定蛋白质错误折叠是一个原因，并开发了一种预防方法。

他们的研究发表在《自然通讯》杂志上

蛋白质的剪接在自然界中很少发生，但对研究来说非常有趣。明斯特团队发现的解决方案为使用分裂内含子生产可用于基础研究或生物技术和生物医学应用的蛋白质开辟了可能性

世界各地的科学家都在集中精力从两个片段合成复杂的蛋白质，这两个片段很难或不可能用传统方法生产。这样，可以获得嵌合蛋白，其中，例如，蛋白质的一部分在哺乳动物细胞中产生，而另一部分是化学合成、选择性修饰或从细菌细胞中获得的

为此，需要特别强大的拆分插件作为工具。它们可以将单独的蛋白质部分连接在一起，因为它们由位于最初分离的肽链上的两个片段组成。一旦这些部分连接在一起，分裂的内部就会自行消失

使用色谱和生物物理方法，研究小组发现，产生的片段中有很大一部分是以具有特定错误折叠的无活性蛋白质聚集体的形式存在的。从这些发现中，研究人员得出了关于错误折叠原因的结论，并使用生物信息学分析来鉴定导致错误折叠的几种氨基酸。

使用分子生物学方法，他们在内含子片段中引入了选定的单突变，这几乎完全抑制了聚集体的形成，并相应地提高了分裂内含子的生产力 More information: Christoph Humberg et al, A cysteine-less and ultra-fast split intein rationally engineered from being aggregation-prone to highly efficient in protein trans-splicing, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57596-x

Journal information: Nature Communications