给大家分享一篇JACS上的文章Synthesis of ADP-Ribosylated Histones Reveals Site-Specific Impacts onChromatin Structure and Function，本文通讯作者是来自普林斯顿大学的Tom W.Muir教授，其课题组研究方向为复杂体系中蛋白质功能的理化基础。

       细胞经常暴露在外源与内源的基因毒性物质中，导致多种DNA损伤例如DNA断裂。首先响应断裂DNA的酶PARP1会结合在DNA断裂处，并在核蛋白中催化ADP-核糖基化的形成，可调节染色体的结构，招募参与DNA修复的蛋白。组蛋白是ADP-核糖基化主要的靶标，由于没有化学合成ADP-核糖基化组蛋白的方法，很难对这个组蛋白的翻译后修饰进行研究，因此作者尝试合成ADP-核糖基化的组蛋白并用于研究ADP-核糖基化的功能。

      作者选择使用半合成的方法进行ADP-核糖基化组蛋白的合成。使用ADP-核糖基化的肽的硫酯与N端Cys的重组蛋白片段进行连接。H2B在17位有Ala，可合成前16位上的第6位Ser有ADP-核糖基化修饰的肽段，再与17位突变为Cys的H2B 17-125位的蛋白片段进行连接，使用脱硫的方式将Cys转化为原本的Ala完成合成。类似的设计方法，也可合成第10位Ser带ADP-核糖基化的H3蛋白。为了合成ADP-核糖基化的硫酯肽段，作者发展了树脂上的焦磷酸化形成方法。作者用肼替代硫酯连接到树脂上，使用传统的SPPS方法合成肽段，修饰位点的Ser使用磷酸核糖化的Ser衍生物，其中磷酸基团用烯丙基保护，可使用Pd催化选择性脱保护。后续通过磷酸基团与腺苷亚磷酰胺的反应形成焦磷酸键。最后使用亚硝酸处理，形成酰基叠氮化物中间体将酰肼转化为硫酯。

      合成出ADP-核糖基化组蛋白后，作者折叠了仅含ADP-核糖基化H2B、仅含ADP-核糖基化H3、两者都含、两者都不含的八聚体，并与核小体定位DNA序列Widom 601混合，测试得到其结构稳定，含有ADP-核糖基化修饰。进一步，作者使用有12个重复Widom 601序列的DNA连接12个合成核小体，研究ADP-核糖基化修饰对染色体的影响。作者发现在加入镁离子后，没有修饰的12聚核小体结构变得更紧凑，仅含ADP-核糖基化H3的也类似，但仅含ADP-核糖基化H2B的则结构较为松散，同时含有两种修饰组蛋白的则更松散。这说明单ADP-核糖基化修饰的H2B可以使染色体松弛，H3则加强了这一效果，便于DNA修复。作者也发现ADP-核糖基化H3能抑制G9a对H3K9的甲基化。

本文作者：JGG

责任编辑：Guo ZH

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.1c05429

文章引用：DOI: 10.1021/jacs.1c05429