Nature子刊：活哺乳动物细胞的靶向输送
拜罗伊特大学和布里斯托尔大学开发的一种新型多肽非常适合于将分子(如活性物质和染料)定向输送到哺乳动物细胞中。这种肽具有双重功能:它可以从细胞外部进入细胞，并与另一种肽相互作用。配对肽必须事先被放置在细胞内被运输的分子发挥作用的地方。该运输系统发表在《Nature Chemical Biology》杂志上，证明了多肽和蛋白质从头设计的巨大潜力。
近年来，生物医学和药理学已经开发出大量能够触发、增强或抑制哺乳动物细胞过程的活性物质。然而，在许多情况下，将这些物质准确运输到需要它们的地方仍然是一项挑战。这种情况与为研究或诊断目的对细胞内特定结构进行颜色标记的情况类似。的确，哺乳动物细胞有能力通过内吞作用吸收外来物质。但这并不能保证运输到理想的行动地点。拜罗伊特生物化学家教授Birte Höcker和她的研究小组正在追求的一种新的研究方法是肽的合理设计。它们应该能够从外部渗透到细胞内部，并带走附着的活性物质或染料分子。适用于这一目的的多肽相当小，因为它们通常由不到30个氨基酸组成。
然而，到目前为止，问题是这种缩氨酸——正是因为它们的简单和小尺寸——并没有提供很多可能的应用。这是因为在细胞内部的不同结构中，只有少数几个区域可以停靠和运送它们运输的分子。这一缺点已被拜罗伊特和布里斯托尔开发的多肽所克服。它是一种具有高含量的精氨酸氨基酸的基本肽，它有两个必要的成分为其功能。一种允许肽进入细胞内部，另一种可以与酸性伙伴肽相互作用。这种配对肽是这样的，它可以放置在细胞内不同的位置，使用已建立的生化方法。一旦蛋白质、较大的分子复合体或细胞器被标记为配对肽，它们就可以被进入细胞的基本肽靶向。就像锁上的钥匙一样，基本的缩氨酸与酸性缩氨酸紧紧相连。酸性伴侣肽的靶向放置是通过与分子偶联实现的，这些分子通过转染进入细胞的DNA。
研究小组利用计算机辅助蛋白设计的方法设计了这两种以前未知的新生多肽。这项工作的基础是具有卷曲结构的多肽，并在一个结构数据库中进行了描述。在计算机上设计的多肽然后在实验室中合成。在这里，生物物理方法和x射线晶体学被用来确定肽的真实性质和行为。对大肠杆菌和真核细胞的实验表明，新的多肽系统甚至适用于运输其他多肽和蛋白质。
“当生物化学或生物医学问题的创新解决方案正在寻求时，我们的研究举例说明了多肽和蛋白质的计算设计，它们的后续合成和表征，以及在活细胞中的测试是如何交织在一起的，”Höcker教授说。蛋白质设计研究组的博士后、三名第一作者之一Guto Rhys博士补充说:“新的肽系统清楚地表明，从头设计是一种有前途的研究方法，可以使药物或染料分子以有针对性和温和的方式引入哺乳动物细胞。”
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项目成果
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