马颖，刘忞之，王伟

    转肽酶A在蛋白质和多肽修饰中的应用

    马颖，刘忞之，王伟

    在20世纪90年代末，Navarre 和 Schneewind[1]首次在金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)中发现了转肽酶 A(sortase A)，它催化了表面蛋白与多种革兰阳性菌的肽聚糖骨架的共价结合，从而开启了转肽酶A对蛋白质或多肽作用的研究[2-10]。

    近年来，人们发现从金黄色葡萄球菌中分离得到的转肽酶A在蛋白质或多肽的合成与修饰中表现出了良好的反应活性和特异性[11]。转肽酶A可以特异性结合蛋白质 C末端的 LPXTG 序列(X 是任意氨基酸)，切断苏氨酸和甘氨酸之间的肽键，而后与 N-端含有甘氨酸残基的蛋白质或多肽末端连接形成肽键[11-12]。转肽酶A不仅可以用于修饰蛋白质或多肽增强其稳定性和活性，还可以实现蛋白质和蛋白质、蛋白质和多肽以及多肽和多肽之间的特异性位点的连接[13]；其催化反应的高特异性使得转肽酶A在蛋白质或多肽合成与修饰中得到了广泛的应用。本文就转肽酶A的作用机制、结构特征及其在蛋白质和多肽修饰中的应用展开综述。

    1 转肽酶A的作用机制及结构特征

    转肽酶A是一种膜结合巯基转肽酶[12]，能够特异性地识别蛋白质或多肽 C端的保守氨基酸序列 LPXTG(X 指任意氨基酸)。首先，转肽酶A的 184 位半胱氨酸上的巯基进攻苏氨酸(Thr)和甘氨酸(Gly)之间的肽键，生成乙酰化的转肽酶A中间产物，然后另一蛋白质或多肽N端的甘氨酸的氨基亲核进攻硫酯中间体，使得亲核基团和苏氨酸之间的肽键形成，而原有的保守序列 LPXTG 中的甘氨酸残基及其相关部分被切除(图 1)[14-17]。

    图1 转肽酶A作用机制[17]

    对于转肽酶A的三维结构，Bradshaw 等[12]利用 NMR进行了解析(图 2A)。结果显示，转肽酶A包含 2 个短螺旋和 8 个 β 折叠结构。后经其他研究表明，在其第 4 个和第 7 个 β 折叠的筒状结构的一侧具有一个疏水沟，这个结构被 β2-β3、β3-β4、β6-β7 和 β7-β8 四个 loop 结构包围，催化中心 His120、Cys184、Arg197分别位于 β4 和 β7 的尾部以及 β8 起始端的沟中(图 2B)[18-20] ......