近日，中国科学院微生物研究所杨怀义团队在Advanced Science上发表了题为“A unique THN motif is critical for enabling efficient C-terminal traceless cleavage”的研究论文。该研究揭示了内含肽gp41-1具有无痕剪切能力，并解析出其无痕剪切及高剪切活性的关键位点。
内含肽（Intein）作为一段蛋白插入序列，通过其自身剪切，催化其两端蛋白连接形成具有功能的蛋白。基于这一特性，目前已有多个内含肽及其突变体应用于蛋白融合表达。然而，目前大多的内含肽不能同时兼顾高体外剪切活性与无痕剪切能力，限制了其应用范围。
为探讨内含肽gp41-1无痕剪切能力及影响高活性剪切的位点，该团队研究发现：该内含肽可在其天然外显肽缺失的情况下，具有高的剪切活性，并表现出对不同C+1位氨基酸的高容忍度；通过多重序列比对及空间结构分析，发现gp41-1具有独特的序列及结构特征，其中包括独特的THN基序，且该基序引起了gp41-1 C端的偏转。THN基序引起的偏转不仅避免了外显肽和gp41-1活性中心的相互作用，还延长了Block F中Asp107和Asn125的空间距离，促使gp41-1具有无痕剪切能力的同时，拥有较高的C端剪切活性。gp41-1及其突变体的剪切实验及分子动力学模拟均证明了THN基序，尤其是Thr的重要性。在此基础上，还获得了一个具有极高无痕剪切活性的gp41-1突变体。
该研究不仅为开展高剪切活性内含肽的筛选与改造提供了新的靶点，为利用内含肽作为融合标签，实现融合蛋白的高效无痕剪切奠定了一定的理论基础，还为解决融合蛋白表达需利用蛋白酶进行融合标签去除难题提供了新的思路，具有较好的应用前景。
图1 内含肽gp41-1高无痕剪切关键位点解析
中国科学院微生物所博士研究生顾偌铖为本文第一作者，苗莉莉副研究员、杨怀义研究员为论文共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划项目的资助。
原文链接： https://doi.org/10.1002/advs.202501991
