JACS：利用Ser/Thr ligation策略化学合成PD-1蛋白

细胞程序死亡受体-1（PD-1）是一个表达在活化的T 细胞上的糖蛋白，其在调控T细胞活性中扮演着至关重要的角色，被称为免疫检查点（Immune Checkpoint）。在人体中，PD-1 通过与其配PD-L1 结合降低T细胞的活性，从而避免T细胞过度活化杀伤正常细胞，实现免疫自身耐受。然而，这一通路可被癌细胞劫持，癌细胞通过高表达PD-L1与PD-1结合，欺骗免疫T细胞，实现免疫逃逸，导致癌症的发生（图1）。基于上述的机制，阻止癌细胞的PD-L1与T细胞的PD-1相互作用，可使T细胞保持活性，杀死癌细胞。

图1. 免疫逃逸与免疫疗法的机制

当前，一系列PD-1单克隆抗体阻断剂，包括Keytruda可瑞达、Opdivo欧狄沃、卡瑞利珠单抗、特瑞普利单抗、替雷利珠单抗和信迪利单抗，被开发并应用在不同类型的癌症治疗中，极大地提高了癌症患者的生存率。然而，并不是所有的癌症病人都对上述的免疫疗法有响应，只有15-30%病人能从PD-1阻断疗法中获益。因此，提高PD-1疗法的响应率意味着提升这一疗法在临床癌症治疗中的应用范围，造福更多患者。

近日，香港大学化学系的李学臣教授（点击查看介绍）团队，通过Ligation Embedding Aggregation Disruptor (LEAD) 策略（图2），首次实现了PD-1蛋白的化学全合成，有望通过化学手段，揭示PD-1糖基化在PD-1与PD-L1相互作用中的功能，从而阐明PD-1疗法低响应率的机制，为寻找新型高效的PD-1阻断剂打下基础。

图2. LEAD 策略在PD-1 合成中的应用

PD-1作为一个免疫检查点蛋白受体，长期以来备受关注。然而，其化学全合成一直未有报道，究其原因是这一蛋白的部分序列存在难以合成和纯化的难题。在本研究中，研究人员发现将该课题组发明的丝氨酸/苏氨酸/半胱氨酸残基多肽连接术（STC Ligation）应用在容易发生聚集沉淀的多肽序列中时，可以极大地改善难溶多肽的溶解度。进一步研究表明，STC Ligation的中间体能够破坏难溶多肽的二级结构，改变多肽的构象，促进多肽溶解（图3）。

图3. LEAD策略对多肽溶解性和构象的改变

基于这一发现，研究人员将这一策略应用在PD-1的难溶序列中，发现这一策略不仅能够改造多肽溶解性，使其易于纯化，而且能够提高多肽片段之间的连接效率，促进蛋白化学合成。在此基础上，研究人员将这一策略与O-acyl isopeptide 联用，提出了多肽骨架扰动接力策略，解决了PD-1合成中N端片段极度难溶的问题。

总而言之，该工作开发了Ligation Embedding Aggregation Disruptor (LEAD)策略，实现了PD-1蛋白的首次化学合成，相关结果近日发表在J. Am. Chem. Soc. 上。文章的第一作者为香港大学博士后吴鸿翔，通讯作者为香港大学化学系李学臣教授（李学臣教授课题组现招聘博士后，欢迎有志于大分子化学合成、药物化学或化学生物学的科研项目及相关研究背景的同学联系）。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Ligation Embedding Aggregation Disruptor Strategy Enables the Chemical Synthesis of PD-1 Immunoglobulin and Extracellular Domains

Hongxiang Wu, Tongyao Wei, Wai Lok Ngai, Haiyan Zhou, and Xuechen Li*

J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c05350

导师介绍

李学臣

https://www.x-mol.com/university/faculty/244129