ACS Chem. Biol. | 新型环状穿膜肽的开发

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推荐一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章Development of a Cyclic, Cell Penetrating Peptide Compatible with In Vitro Selection Strategies，本文的通讯作者是弗吉尼亚联邦大学的Matthew C. T. Hartman教授，他的主要研究方向是蛋白-蛋白相互作用抑制剂、光控药物递送和荧光传感器。


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细胞渗透性的缺乏是多肽疗法的一个限制性因素，目前解决这一问题的潜在策略是将目标肽与穿膜肽相结合。最初发展的线性穿膜肽难以逃逸内吞体，并且无法通过临床试验；而最近Pei等人发展的短环肽可以逃逸内吞体，但环肽是以首尾相连的方式成环的，没有暴露的C端，与噬菌体展示或mRNA展示不兼容。本文中，作者以侧链烷基化-成环的策略开发了一种穿膜肽，在具有高穿透性、高内吞体逃逸率的同时，很好地兼容了展示技术。
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作者选取了与Pei等人开发的环肽相似的结构，在其两端分别加入一个半胱氨酸用于烷基化成环。作者首先对9种芳香连接剂进行了筛选，发现2，3-二甲基萘具有最高的穿透率。接着作者用筛选到的连接剂评估了疏水氨基酸对细胞摄取的影响，发现额外的疏水氨基酸并不能带来穿透率的显著提升。
然而细胞摄取并不能代表化合物能够逃逸内吞体进入细胞质，因此作者借助pKa敏感的荧光基团测定了肽链的细胞质进入率。同时作者也依此确定了穿透效果最好的肽4i，并将其作为后续实验的研究对象。作者将穿膜肽的序列简单地连接到另一种肽的N端，发现复合物的细胞摄取率和细胞质进入率都有了很大提升，证明了这种穿膜肽可以将货物运送到细胞质中。作者将货物换成一种靶向癌细胞的毒性肽LFG，这种细胞毒性肽单独使用无法发挥毒性，但复合物具有较小的IC50­值。
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最后作者证明了所开发的穿膜肽4i与体外翻译兼容。作者对翻译后的肽段直接进行了半胱氨酸双烷基环化和Click反应环化，得到单一的双环化主产物，证明这两种环化反应都与体外翻译过程正交。最后作者额外地发现双环化肽具有更高的细胞质进入效果，但没有对它作进一步验证。
总之，本文开发了一种新型结构的环状穿膜肽，为体外选择高穿透性的多肽提供了新方法，并有望为多肽药物发现提供新的工具。


本文作者：ZTY

责任编辑：TZY

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acschembio.2c00680

文章引用：DOI: 10.1021/acschembio.2c00680

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