蛋白质的化学合成以带保护基的氨基酸为原料,综合利用固相多肽合成、生物表达蛋白质片段、液相片段连接等技术,实现体外生物有机合成。该方法可以在原子尺度上精确构筑蛋白质的一级结构,相比经典的蛋白质重组表达技术能够引入非天然氨基酸单元,相比生物缀合与非天然氨基酸嵌入技术具有更高的合成灵活性和反应选择性。化学合成蛋白质因此迅速发展为获取复杂翻译后修饰蛋白质的重要手段之一。目前天然化学连接是化学合成蛋白质的主要策略。最近多肽酰肼被发现可以用作重要的合成子参与天然化学连接反应,大幅拓展了蛋白质合成的应用。为了探索多肽酰肼在蛋白质合成化学中的实用性,本文围绕“基于酰肼的蛋白质合成方法探索”开展了两个大方面的课题工作。第一部分工作探索了基于多肽酰肼的天然化学连接反应在半合成蛋白质中的应用。作者选取了亲水性球状蛋白LC3和疏水性脂蛋白LC3-Ⅱ(细胞自噬过程中存在的翻译后修饰蛋白)作为半合成目标,以验证该方法的可行性。在合成疏水性自噬标记蛋白LC3-Ⅱ的过程中,作者发展了一种新策略。该策略运用助溶标签肽增加反应物的水溶性,确保反应的顺利发生,并在反应结束之后利用温和的光解反应脱除标签肽,恢复蛋白质的天然序列。作者首次实现了无去垢剂条件下的脂蛋白化学合成,避免了繁琐的筛选去垢剂、溶剂、添加剂等过程,使反应体系的后处理得到了大幅简化。该助溶标签肽策略将有助于其他疏水多肽或蛋白质的合成,特别是为合成水溶性较差的翻译后修饰蛋白提供稳健可靠的方法。第二部分工作从多肽酰肼的获取与反应两个方向发展了蛋白质合成的新方法学。作者发现多肽酰肼既能够从第三代肼树脂出发,通过固相合成得到,也能够通过内含子肼解切割法或羟基酸嵌入/肼解切割法获得。多样性的分子来源提高了多肽酰肼连接反应的灵活性。其次作者探索了多肽酰肼与一锅法连接/脱硫反应的联用,最终成功实现了两片段一锅脱硫和三片段一锅脱硫法合成结晶纯的单泛素,从而在原理上验证了此方法的可靠性。在此过程中作者发现了一种性质优异的新型硫醇催化剂巯基乙酸甲酯。该试剂价格便宜、活性较高,有助于今后大规模大量合成高纯度的蛋白质分子。