細菌アドヘシンの工学を通じて、タンパク質への急速な共有結合を形成するペプチドタグ

ペプチドとのタンパク質相互作用は、一般に熱力学的および機械的安定性が低い。Streptococcus pyogenesフィブロネクチン結合タンパク質FBABには、LysとASPの間に自発的なイソペプチド結合を持つドメインが含まれています。このドメインとフラグメントの合理的なエンジニアリングを分割することにより、数分でタンパク質パートナー（Spycatcher）にアミド結合を形成するペプチド（SPYTAG）を取得しました。反応は、pH、温度、緩衝液の多様な条件の中で、混合時に単純に高収量で発生しました。SPYTAGは、末端または内部のいずれかで融合し、哺乳類の細胞表面で特異的に反応する可能性があります。ペプチド結合は、沸騰または競合するペプチドによって逆転しませんでした。単一分子動的力分光法は、Spytagが1 nnを超えるまでSpytagがSpycatcherから分離しなかったことを示しました。スパイタグの堅牢な反応条件と不可逆的な結合は、自発的なイソペプチド結合形成に光を当て、細胞にターゲット可能なロックと新しいタンパク質アーキテクチャの安定したモジュールを提供するはずです。

Protein interactions with peptides generally have low thermodynamic and mechanical stability. Streptococcus pyogenes fibronectin-binding protein FbaB contains a domain with a spontaneous isopeptide bond between Lys and Asp. By splitting this domain and rational engineering of the fragments, we obtained a peptide (SpyTag) which formed an amide bond to its protein partner (SpyCatcher) in minutes. Reaction occurred in high yield simply upon mixing and amidst diverse conditions of pH, temperature, and buffer. SpyTag could be fused at either terminus or internally and reacted specifically at the mammalian cell surface. Peptide binding was not reversed by boiling or competing peptide. Single-molecule dynamic force spectroscopy showed that SpyTag did not separate from SpyCatcher until the force exceeded 1 nN, where covalent bonds snap. The robust reaction conditions and irreversible linkage of SpyTag shed light on spontaneous isopeptide bond formation and should provide a targetable lock in cells and a stable module for new protein architectures.