α-型ADP-核糖基化的肽代表了蛋白质ADP-核糖基化领域中的一类重要的分子工具，但是，由于其固有的复杂结构和缺乏有效的合成工具，它们难以获得。
近期，河南师范大学李凌君及香港大学李祥共同通讯在Nature Communications在线发表题为“Biomimetic α-selective ribosylation enables two-step modular synthesis of biologically important ADP-ribosylated peptides”的研究论文，该研究提出了一种仿生的α-选择性核糖基化反应，可直接从天然β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在清洁的离子液体系统中合成关键中间体α-ADP-核糖叠氮化物。然后，该反应与点击化学反应一起进行，提供了两步模块化合成α-ADP-核糖基化肽的步骤。
这些合成可以在eppendorf管中进行，而无需专门的仪器或培训。重要的是，该研究证明了合成的α-ADP-核糖基化肽表现出高的结合亲和力和稳定的富集蛋白伴侣的稳定性，以及在后期聚ADP-核糖基化中的反应性。由于其简单的化学方法和多维的生物应用，所提出的方法可能提供强大的平台，以产生用于研究蛋白质ADP-核糖基化的通用分子工具。
ADP-核糖基化是一种翻译后修饰，其中ADP-核糖（ADPr）单元从β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（β-NAD+）转移到蛋白质的特异性氨基酸上，参与了许多生理过程与疾病过程。在大多数情况下，ADP核糖基化是一个高度动态且可逆的过程，可以容易地以酶依赖性或自发方式从生成的ADP核糖基化蛋白质中去除ADPr单元。尽管已鉴定出900多个ADP-核糖基化修饰位点，但对ADP-核糖基化过程机理的了解仍然落后。
现有工具箱的局限性以及缺乏有效的分子工具极大地阻碍了该领域的生物学研究。因此，迫切需要人工合成在细胞环境中稳定并且可以模拟其生理功能的ADP-核糖基化肽，例如结合蛋白模型中的配体，作为富集和捕获内源性伴侣的探针，并作为关键底物制备位点特异性ADP核糖基化蛋白的抗体，这在很大程度上由于缺乏有效抗原而受到阻碍。
然而，由于其固有的复杂结构，定义良好的ADP-核糖基化肽的合成颇具挑战性。通过SN1样酶促反应机制在游离烟酰胺核糖的1''位置形成一个α型糖苷键，这很难通过化学合成实现。
在该研究中，证明了一种仿生的α-选择性核糖基化反应，可实现生物学上重要的α-ADP-核糖基化肽的两步模块化合成。该路线仅在干净的水性离子液体催化体系中包含两个反应，可以轻松地在eppendorf（EP）管中进行，而无需任何专业设备或培训。
该研究能够实现高产量的大规模仿生核糖基化制备（0.5 g规模）（仿生核糖基化为86％；目标肽的总产率> 82％）。更重要的是，通过这种方法制备的α-ADP-核糖基化肽在富集内源蛋白伴侣方面显示出高结合亲和力和所需的稳定性，并在酶促后阶段多ADP-核糖基化中具有反应性。总的来说，由于其简单的化学方法和多功能的生物学应用，该研究的方法促进了ADP-核糖基化肽的合成，这可以促进设计和制备更好的用于蛋白质ADP-核糖基化研究的通用分子工具。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-19409-1
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