从头设计可自催化形成分子内和分子间异肽键以构建刚性共价蛋白质组装体

异肽键是氨基酸侧链之间的酰胺键，可通过自催化方式形成，尤其见于革兰氏阳性菌的菌毛中。在此，我们设计了可完全通过自催化方式形成分子内和分子间异肽键的从头设计蛋白质。我们报告了50多种可形成异肽键的设计，并通过质谱分析和5个晶体结构对其进行了验证。我们将这些构建体重新设计为分体蛋白，使其在组合时能够形成共价的分子间异肽交联。这些分体设计与现有的基于异肽键的SpyTag/Catcher系统正交，且其形成可受温度调控，从而能够控制蛋白质组装体中交联发生的时序。我们将这些设计进一步扩展为刚性结构域交联，使得能够构建高达215 kDa、排列规整的大型对称环状结构，并通过多个异肽键将其不可逆地共价交联为单一分子。我们的结果揭示了异肽键形成的决定因素，显著扩展了异肽键交联系统的种类，并建立了一个用于构建完全共价、刚性蛋白质组装体的框架。

异肽键是氨基酸侧链之间形成的酰胺键，能够以自催化方式形成，尤其常见于革兰氏阳性菌的菌毛中。在本研究中，我们设计了能够完全以自催化方式形成分子内和分子间异肽键的从头蛋白。我们报道了50多种能够形成异肽键的设计，并通过质谱分析和5个晶体结构对其进行了验证。我们进一步将这些构建设计为分裂蛋白，使其在组合后能够形成共价性的分子间异肽交联。这些分裂设计与现有基于异肽键的SpyTag/Catcher系统具有正交性，并且其形成可受温度调控，从而能够控制蛋白质组装体中交联发生的时序。我们还将这些设计扩展为刚性结构域交联，从而实现构建大型、高度有序的对称环状结构，其分子量最高可达215 kDa，并且可通过多个异肽键不可逆地共价交联为单一分子。我们的结果揭示了异肽键形成的决定因素，显著扩展了异肽键交联系统的种类，并建立了一个用于构建完全共价、刚性蛋白质组装体的框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.13.744004v1?rss=1

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