【化学生物学】新型探针捕捉DNA-蛋白质相互作用，解析DNA损伤应答 | 雷晓光课题组NSR
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以下文章来源于中国科学杂志社 ，作者《国家科学评论》
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北京大学化学与分子工程学院，北大-清华生命科学联合中心 雷晓光 课题组基于C-糖苷类天然产物polycarcin V，开发了一种 光控蛋白质-DNA双功能化学交联探针 ，该探针可以在特定波长光照下同时与DNA和蛋白质发生共价交联，从而捕捉蛋白质-DNA相互作用。利用该探针，研究者探索了在DNA损伤状态下与DNA发生互作的蛋白质组，为DNA损伤应答新元件的发现提供了新线索。相关成果发表于《国家科学评论》（ National Science Review , NSR）。
研究人员发现，在365-450 nm蓝光光照下，源自链霉菌的C-芳香糖苷 天然产物polycarcin V 会与DNA中的胸腺嘧啶发生不依赖于DNA序列的[2+2]环加成反应，从而引发DNA损伤，并诱导caspase通路依赖的细胞凋亡。
多形链霉菌天然产物polycarcin V与DNA胸腺嘧啶的[2+2]环加成产物
基于此，研究者通过化学衍生合成与构效关系分析，将其开发为一种 光控的蛋白质-DNA双功能化学交联探针 。该探针工具包括三个关键基团：
(1)苯乙烯基(vinyl group)， 450 nm光照下与DNA的T碱基共价交联；
(2)双吖丙啶(diazirine group)，365 nm光照下与附近的蛋白质共价交联；
(3)炔基(alkynyl group)，在生理条件下与叠氮-生物素(N3-biotin)发生正交反应，从而引入生物素或荧光素，用于后续富集或分析。
光控蛋白质-DNA双功能化学交联探针的设计
利用此化学探针，并结合ABPP-SILAC技术，该团队成功 捕获了311个在DNA损伤状态下与DNA发生互作的蛋白质 ，其中包括参与核苷酸切除修复途径的DDB1, PCNA, XPC, RFC1, RFC4 及XPA等。
该团队还通过彗星(COMET)试验验证， polycarcin V与DNA的[2+2]环加成产物能够被核苷酸切除修复途径识别并修复 。这一组学研究为后续DNA损伤应答以及蛋白质-DNA未知功能发现提供了重要信息。
蛋白质-DNA双功能交联探针结合定量蛋白质组学技术研究
此外，该团队还尝试 将polycarcin V及衍生物用作光治疗新型光敏剂 ，并通过动物实验模型证明polycarcin V及衍生物在蓝光下对于银屑病具有显著的治疗效果。与临床常用的紫外光波长相比，蓝光对于人体更加安全，因此polycarcin V 非常适合开发为新一代的光敏剂。
雷晓光教授为该文通讯作者。雷晓光课题组 岳宗伟博士，吴凡博士，郭富生同学作为该文章共同第一作者。该工作还得到了韩国国立蔚山科学技术院Orlando D. Scharer教授及Jiyeong Park博士的支持，雷晓光课题组王进、李文洋博士、张力耘博士、廖道红博士在该工作中也做出了重要贡献。上述研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委、北京分子科学国家研究中心、北大-清华生命科学联合中心、北京市卓越青年科学家计划等科研项目和研究机构的资助，在北京大学完成。