ACS Cent. Sci. | 利用细菌泛素连接酶类似物的靶向蛋白降解技术

大家好，推荐一篇新发表在ACS Central Science上的文章，两位共同通讯作者分别是MIT的Paula T. Hammond教授，课题组主要研究方向是self-assembly of polymeric nanomaterials，以及康奈尔大学的Matthew P. DeLisa教授，他们课题组主要研究活细胞中蛋白折叠，聚集，膜转位和翻译后修饰等的分子机制。在本文中作者通过开发了更高效的 ubiquibody，以及将其递送到活体内的 nanoplex。

      如何准确的在生物体内特异性的降解目标蛋白，从而控制特定的生物通路是近些年生物研究中一个重要的研究方向。其中一个重要的思路是利用生物体内的蛋白质降解体系，譬如近些年研究的热点之一PROTAC技术，就是通过将能够特意性结合某个蛋白的化学小分子与能够招募E3泛素连接酶的小分子连接在一起设计为探针，从而可以在希望降解的蛋白附近招募E3泛素连接酶，从而将其降解。PROTAC技术尽管能够在细胞内实现对目标蛋白的特异性降解，但是存在一个很大的问题是达到足够的降解量通常需要非常大的探针剂量（最多可能达到25uM），并且同时得到目标蛋白和E3泛素连接酶的探针在很多时候是很困难的。为了解决这一问题，人们发明了另外一种类似的技术，通过直接将E3蛋白连接酶与能够与目标蛋白特异结合的蛋白连接在一起，因而这种嵌合蛋白就可以结合到目标蛋白上，并将其降解。作者在近期曾对这一技术进行了改进，提出了ubiquibody（uAb)的思路，即E3与特定蛋白的monobody形成的嵌合蛋白，来实现更高效的识别与降解。

      在最新的这篇工作中，作者首先试图对uAb的E3的一段进行改造，以实现更广谱的应用。在人体内有超过600个E3连接酶，不同的E3针对有特定的底物。在细菌体内此前发现了一系列的E3类似蛋白，同样可以劫持人体内的泛素化体系来对蛋白进行降解。这些E3 mimics由于具有广谱的底物识别性，因而可以作为uAb中更好的E3选择。作者首先证明使用Shigella flexneri E3连接酶IpaH9.8的uAb可以非常有效地在细胞内的任何一个细胞器中降解表达的EGFP。此外IpaH9.8也可以用于其他很多的疾病相关的蛋白如kRas，SHP2，HRas等，证明了应用IpaH9.8的uAb可以广泛地应用于不同目标蛋白。

      最后，作者针对uAb最重要的一个缺陷，设计了一个新的解决方案。uAb相对于PROTAC来说，最大的一个问题是这种嵌合蛋白不像小分子探针那样容易进入细胞。因此，作者开发了一个新的mRNA递送策略，将嵌合蛋白的mRNA外加一段polyA序列，并将PABPs集合到polyA上用于稳定mRNA并促进其翻译。该ribonucleoprotein再被阳离子多肽保护，进一步的对其进行稳定及更容易进入细胞。作者在小鼠的实验中，证明这种nanoplex可以高效地将uAb的mRNA送入细胞并翻译，从而实现在活体内的应用，从而使得其具有成药的潜力。

      最后，作者针对uAb最重要的一个缺陷，设计了一个新的解决方案。uAb相对于PROTAC来说，最大的一个问题是这种嵌合蛋白不像小分子探针那样容易进入细胞。因此，作者开发了一个新的mRNA递送策略，将嵌合蛋白的mRNA外加一段polyA序列，并将PABPs集合到polyA上用于稳定mRNA并促进其翻译。该ribonucleoprotein再被阳离子多肽保护，进一步的对其进行稳定及更容易进入细胞。作者在小鼠的实验中，证明这种nanoplex可以高效地将uAb的mRNA送入细胞并翻译，从而实现在活体内的应用，从而使得其具有成药的潜力。

作者：GJJ
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