activity-based probes · cell-penetrating peptides · fluorescence · small ubiquitin like modifier (SUMO) · ubiquitin本文設(shè)計(jì)合成了一種DABCYL修飾的新型穿膜肽，可以在活細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)低濃度合成蛋白質(zhì)的高效透膜遞送。
大家好，本周跟大家分享一篇發(fā)表在Angew上的文章，文章的題目是“Enhanced Live-Cell Delivery of Synthetic Proteins Assisted by Cell-Penetrating Peptides Fused to DABCYL”，本文的通訊作者是來自以色列理工大學(xué)的Ashraf Brik教授，他們課題組的研究方向主要是蛋白和多肽的合成，泛素化和去泛素化等。
具有細(xì)胞穿透能力的合成蛋白質(zhì)對于了解細(xì)胞內(nèi)蛋白-蛋白相互作用，蛋白定位和功能具有重要作用。生物學(xué)相關(guān)蛋白質(zhì)的細(xì)胞內(nèi)遞送，特別是對疾病狀態(tài)具有關(guān)鍵細(xì)胞功能的蛋白質(zhì)，在基礎(chǔ)研究和治療中都有一定的應(yīng)用，由于蛋白的物理性質(zhì)使其通常不能很好的穿過細(xì)胞膜，于是可以攜帶蛋白質(zhì)進(jìn)行跨膜遞送的細(xì)胞穿膜肽（CPPs）受到了廣泛的研究。CPP-蛋白質(zhì)偶聯(lián)物主要通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞，僅在成功發(fā)生內(nèi)含體逃逸后才能到達(dá)胞質(zhì)，否則會被溶酶體蛋白酶降解，因此實(shí)現(xiàn)低濃度蛋白質(zhì)的均勻胞質(zhì)分布非常具有挑戰(zhàn)性?；谀壳癈PPs的局限性，本文作者設(shè)計(jì)合成了一個(gè)4-((4-(二甲基氨基)苯基)偶氮)-苯甲酸(DABCYL)修飾的CPP，能夠顯著提高泛素等蛋白在活細(xì)胞中的吸收效率。作者以熒光標(biāo)記的合成多肽/蛋白為骨架，設(shè)計(jì)合成了一系列N端融合了可裂解二硫鍵的環(huán)R10肽（cR10）CPP基團(tuán)的偶聯(lián)物，并在cR10上引入了DABCYL修飾，以期通過DABCYL的疏水性提高細(xì)胞膜透過性。首先，作者在多肽上對這種新型CPP的功能進(jìn)行了驗(yàn)證，分別在FITC熒光標(biāo)記的多肽P1上引入了含有或不含DABCYL的CPP（cR10D或cR10），合成了偶聯(lián)物1和2，并在U2SO細(xì)胞中進(jìn)行了遞送效率的檢測，通過熒光共聚焦顯微鏡（CLSM）檢測FITC的熒光強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)含有DABCYL的偶聯(lián)物2能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的均勻分布，而偶聯(lián)物1主要嵌在細(xì)胞膜和溶酶體隔室，證明了cR10D能夠促進(jìn)多肽的細(xì)胞遞送。
由于目前缺乏有效的Ub及其衍生物在活細(xì)胞中的遞送策略，并且本文的方法在透膜實(shí)驗(yàn)中顯示出明顯的促進(jìn)效果，作者以TAMRA熒光標(biāo)記的Ub衍生物為骨架，分別偶聯(lián)cR10，cR10DABCYL，線性R10DABCYL，cR10BHQ2等穿膜肽，得到一系列CPP-Ub衍生物。之后在細(xì)胞中進(jìn)行了透膜性的研究，結(jié)果顯示，線性和環(huán)狀10DABCYL都可以顯著增加透膜效率，不含DABCYL基團(tuán)或者將其替換成能夠淬滅TAMRA熒光的黑洞淬滅探針BHQ2則不會提高透膜效率，為了進(jìn)一步驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，作者通過流式細(xì)胞技術(shù)檢測了單細(xì)胞水平上的透膜效率，數(shù)據(jù)表明cR10D偶聯(lián)Ub衍生物的傳遞效率是cR10偶聯(lián)物的三倍。除此之外，作者還設(shè)計(jì)合成了基于活性的cR10D-Ub探針以及SUMO2-cR10D偶聯(lián)物，并用于活細(xì)胞中去泛素化酶的功能研究。
綜上，本文設(shè)計(jì)合成了一種DABCYL修飾的新型穿膜肽，可以在活細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)低濃度合成蛋白質(zhì)的高效透膜遞送。
本文作者：Cheny
責(zé)任編輯：LYP
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.202016208
原文引用：DOI：10.1002/ange.202016208
