推薦一篇發(fā)表在Nature上的文章“Targeted protein relocalization via protein transport coupling”，本文通訊作者是斯坦福大學(xué)化學(xué)系的Steven M. Banik教授，他們課題組致力于通過(guò)基于化學(xué)生物學(xué)和生物學(xué)的分子設(shè)計(jì)與構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物系統(tǒng)功能的重塑。本文中，作者設(shè)計(jì)并合成了一系列生物正交化學(xué)小分子，實(shí)現(xiàn)了目的蛋白質(zhì)亞細(xì)胞定位的調(diào)控。
有序的亞細(xì)胞分布使得細(xì)胞與機(jī)體中的蛋白質(zhì)能夠時(shí)刻維持生物體的穩(wěn)態(tài)，而異常的轉(zhuǎn)運(yùn)與定位往往是疾病的基礎(chǔ)。此前的報(bào)道中指出，RNA結(jié)合蛋白TDP43和肉瘤融合蛋白FUS的胞質(zhì)易位是肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）的生物學(xué)靶標(biāo)，而目前對(duì)其仍未有有效的治療手段。因此，為了解決這一問(wèn)題，本文中，作者開(kāi)發(fā)了靶向定位激活分子系統(tǒng)（TRAM），試圖將目標(biāo)蛋白進(jìn)行重新定位。這個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)錨定蛋白，一個(gè)靶標(biāo)蛋白，以及一個(gè)能夠結(jié)合并招募兩者的化學(xué)小分子探針。首先，他們將TRAM系統(tǒng)應(yīng)用于EcDHFR-NMNAAT1體系中。EcDHFR被NES錨定在胞質(zhì)中，而融合了FKBP12突變體的NMNAAT1可以被帶有EcDHFR和FKBP12突變體靶向基團(tuán)的探針有效地招募到細(xì)胞質(zhì)中。同時(shí)，將EcDHFR錨定在細(xì)胞核后，目的蛋白同樣可以實(shí)現(xiàn)有效的細(xì)胞核招募，證明體系的有效性。
為了將TRAM系統(tǒng)拓展到其他蛋白的組合中，研究者構(gòu)建了蛋白質(zhì)相對(duì)再定位能力的量化系統(tǒng)。他們?cè)谝幌盗袔в蠳ES靶標(biāo)蛋白且表達(dá)雌激素受體（ERα）或糖皮質(zhì)激素受體（GR）的細(xì)胞系中，使用不同濃度的TRAM分子的處理，觀察蛋白信號(hào)的分布情況，最終評(píng)價(jià)其遷移能力。結(jié)果顯示，不同蛋白之間的內(nèi)在特性差異較大，具有非常不同的遷移能力。
基于此，作者在多種蛋白體系中進(jìn)行重定位測(cè)試。結(jié)果顯示，他們成功地將包括TDP43(ΔNLS)和FUS(R495X)等致病突變體在內(nèi)的蛋白重新定位回了正常生理的亞細(xì)胞空間中。同時(shí)，通過(guò)基因編輯技術(shù)，他們?cè)谌鄙傩》肿影邢虻膬?nèi)源蛋白上組裝上了GFP-FKBP12(F36V)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)源蛋白的重定位。最后，他們?cè)谏窠?jīng)元上，將NMNAT1蛋白進(jìn)行了重新定位，最終有效地阻止了軸突損傷，證明了其治療潛力。
綜上，本文中，作者設(shè)計(jì)并構(gòu)建了TRAM平臺(tái)，通過(guò)生物正交化學(xué)小分子，將目的蛋白引導(dǎo)到錨定蛋白上，實(shí)現(xiàn)了目的蛋白定位的重編程，重塑了其生物學(xué)功能，對(duì)于相關(guān)疾病的治療具有重要的意義。原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07950-8文章引用：10.1038/s41586-024-07950-8
