יוביקוויטין הוא חלבון הנמצא בתאים בעלי גרעין (איקריוטיים). תהליכים רבים בתא כרוכים בשלב של יוביקוויטינציה, כלומר קשירת חלבון היוביקוויטין (או שרשרת של החלבון יוביקוויטין) לחלבון מטרה. קישור זה מסמן את חלבון המטרה כמיועד לתהליך ביולוגי מסוים, כגון פירוק. בתהליך היוביקוויטינציה, שלושה אנזימים משתפים פעולה כדי לחבר בין חלבוני היוביקוויטין לחלבון המטרה, באמצעות קשר הנקרא קשר איזו-פפטידי. חלבוני היוביקוויטין יכולים להיקשר זה לזה דרך כמה אתרים שונים; כך יכולים להיווצר כמה סוגים של שרשרות בהתאם לאתר שדרכו חלבוני היוביקוויטין נקשרו זה לזה. סוג השרשרת המתקבלת משפיע על האות (הסיגנל) הביולוגי, כלומר על סוג ה"סימון" של חלבון המטרה (כמיועד לפירוק, למשל, או לפעילות ביולוגית אחרת). עד לאחרונה לא היה אפשרי לאפיין את כל שרשרות היוביקוויטין השונות ולשפוך אור על אחת השאלות הבסיסיות בתחום זה: כיצד נוצרת השונוּת הרבה באות שמעביר היוביקוויטין. מטרת מחקר זה היא לספק כלים כימיים מתקדמים כדי להבין באופן מקיף את השונות של אות היוביקוויטין, על ידי שימוש באנליזות מבניות ופונקציונליות של כל שרשרות היוביקוויטין. מטרה נוספת היא לאפשר זיהוי של מולקולות חלבוניות חדשות שיוצרות אינטראקציה עם שרשרות אלו. קבוצתנו עשתה שימוש בשיטות שונות לסינתזה כימית כדי להכין את מגוון השרשרות השונות. סינתזה כימית שלמה של חלבונים – בניגוד לסינתזה ביולוגית, שמבצעים תאים חיים – מאפשרת שליטה מדויקת בכל אטום במבנה החלבון. זוהי לפיכך הזדמנות מיוחדת לייצר חלבונים שעברו שינויים כימיים שונים, ברמת אחידות ודיוק גבוהה. פיתחנו כמה גישות כדי להכין סוגים שונים של שרשרות יוביקוויטין, לקשור אותן לחלבוני מטרה שונים (כגון היסטונים) ולבדוק את האותות הביולוגיים שמחוללים סוגי השרשרות השונים. הגישה שלנו מספקת, בכמויות גדולות יחסית (מיליגרמים), שרשרות יוביקוויטין שונות ברמה גבוהה של ניקיון והומוגניות. תוצרים אלה מאפשרים לראשונה חקר של כל השרשרות האלו במקביל, תוך עקיפת הקשיים הכרוכים בבניית שרשרות היוביקוויטין באופן ביולוגי, בעזרת אנזימים