分享一篇发表在Angew上的文章。文章的题目是“Selective N-Terminal Modification of Peptides and Proteins Using Fatty Acyl Phosphates”。文章的通讯作者是来自曼彻斯特大学生物技术研究所化学系的Sabine L. Flitsch教授。该团队主要研究方向包括化学生物学、糖化学以及生物催化等。

蛋白质与肽的选择性修饰是化学生物学领域的核心技术手段，被广泛应用于生物制药制备、蛋白质翻译后修饰机制研究等重要场景。其中，N-末端选择性酰化是一类兼具挑战性与应用价值的修饰反应：N-末端 α-氨基的解离常数（pKa 6.0–8.0）显著低于赖氨酸侧链 ε-氨基（pKa 10.5），且具有良好的溶剂暴露特性，对该位点的修饰通常不会干扰蛋白质的天然结构与生物学功能，因此是靶向修饰的理想靶点。然而，现有修饰策略仍存在诸多局限：化学修饰法往往依赖复杂的试剂，且位点选择性不足；酶促修饰法则大多底物适用范围狭窄；目前仍缺乏一种能够直接、高效修饰各类天然蛋白质N -末端，且可兼容非活化脂肪酸的通用型修饰方法。

酰基腺苷单磷酸酯是诸多代谢途径中酰化反应的常见中间体，但其稳定性较差、难以分离纯化，因此更适合原位生成并直接使用。酰基单磷酸酯等结构类似物，已被证实具备良好的水相稳定性，并成功应用于水相酰胺键构建及肽片段偶联反应，但这类化合物的制备需要经过多步合成。

作者前期研究证实，红球菌羧酸还原酶（CARsr-A）的腺苷酸化结构域（-A 结构域），可催化多种羧酸化合物转化为相应硫酯，其反应机制依赖酰基腺苷单磷酸中间体的形成。作者推测，若反应体系中不存在硫醇供体以生成硫酯产物，该高反应活性中间体或可直接介导仿生酰化反应的发生。

在本研究中，作者报道了一种基于原位酶激活的肽及蛋白质 N-末端 α-氨基选择性修饰策略。在辅酶A缺失的条件下，CARsr-A可高效激活多种天然脂肪酸及官能化脂肪酸，使其转化为高反应活性的酰基腺苷单磷酸；该中间体原位生成后，可直接驱动肽与蛋白质的 N-末端酰化修饰。

作者以降糖药利拉鲁肽为模型。CARsr-A在ATP、MgCl₂、pH7.0、37℃条件下，将脂肪酸活化为酰基腺苷单磷酸中间体，随后与肽/蛋白质的N端α-胺反应生成酰胺键产物。成功实现N端酰化，转化率达70%，且无副产物。且研究表明，ERA系统可以在游离赖氨酸存在的情况下选择性地环化肽的N端。

作者拓展了该修饰策略的底物范围与应用场景，成功实现胰高血糖素、胰岛素等治疗性蛋白的修饰，且可兼容叠氮脂肪酸、二羧酸等多种功能化脂肪酸，为目标蛋白的生物正交标记提供了有效工具；同时，作者将该方法进一步拓展至曲妥珠单抗等抗体分子的 N 端标记，实现平均每个抗体分子 2.7 个位点的精准修饰，为抗体 - 药物偶联物（ADC）的合成提供了全新技术路径。

总体而言，本文构建了一种仿生策略，可高效制备肽及蛋白质偶联物，且对N-末端的选择性显著优于赖氨酸侧链。与现有酰化方法相比，该技术可直接以商业可得羧酸为原料，实现一锅法酰化，无需复杂预处理。因此，该技术有望作为通用型生物正交工具，广泛应用于肽与蛋白质的精准标记，以及生物技术领域稳定蛋白偶联物的高效合成。

本文作者：THT

责任编辑：LYC

DOI：10.1002/anie.202513289

原文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202513289