推荐一篇发表在JACS上的论文，题目为“Targeted Lysosomal Degradation of Secreted and Cell Surface Proteins through the LRP‑1 Pathway”，通讯作者是美国工程院院士、斯坦福大学教授Chaitan Khosla，Chaitan Khosla教授课题组的研究方向涉及多个化学领域，包括有机化学，无机化学，物理化学，材料化学，催化，化学生物学等多个领域，Chaitan Khosla教授尤其在乳糜泻疾病的研究中有非常瞩目的成果。
乳糜泻是一种麸质过敏性肠病，吃下去的谷蛋白水解成的谷蛋白多肽是乳糜泻疾病中的主要T细胞抗原，这个抗原性的谷蛋白多肽会在谷氨酰胺转氨酶2(TG2)的活性部位形成共价中间体，这个中间体会被α-2巨球蛋白(α2M)识别，进而与介导内吞作用的细胞表面受体（LRP1）结合。当与抗原提呈细胞表面的LRP1结合后，谷蛋白多肽−TG2−α2M三元复合体发生内吞作用，在溶酶体内部，中间体发生水解性分解，导致脱胺谷蛋白多肽的释放，作为有效的抗原被免疫细胞识别。因此，作者利用这种新的受体介导内吞途径开发了一套定向的溶酶体的靶向蛋白降解系统，用于降解分泌蛋白、细胞表面和跨膜蛋白。
作者在前期的研究中模拟TG2底物肽Ac-PQLPF-NH2合成过HB-2-30作为TG2的不可逆的共价抑制剂，其中反应性的Gln残基被亲电弹头所替代，另外将Leu残基改造为荧光团，该抑制剂可以与TG2和α2M形成三元复合物经历高效的内吞作用。在此基础上，作者设计了HB-3-3，将生物素结构改造到五肽上的Leu残基上，在细胞培养基中加入外源的streptavidin，因此HB-3-3会通过TG2/LRP-1途径发生内吞作用，将LYTAC分子结合的streptavidin引导到溶酶体中进行降解。接下来作者利用该内吞途径尝试降解细胞表面蛋白，作者以NRK细胞上的维生素B12的受体Cubilin蛋白为靶点，因此作者合成了维生素B12取代生物素结构的HB-3-2，并且通过一系列实验证明了该方法的有效性。此外作者为了评估该内吞通路降解重要药理受体的能力，作者选择了一个具有代表性的整合素受体作为靶点合成了LYTAC分子，将TG2底物肽序列Ac-PQLPF-NH2与整合素特异性抑制剂五肽序列RGDVF通过GGGGGS连接起来，合成了HB-3-20，并且通过实验证明细胞表面αvβ5的存在显著减少，且呈剂量依赖关系。
总之，作者在各种靶蛋白上的数据证实了利用TG2/LRP-1介导的内吞途径开发的LYTAC试剂可以快速和选择性地降解细胞外分泌蛋白和细胞表面蛋白。
本文作者：ZJ
责任编辑：WFZ
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c05109
文章引用：https://doi.org/10.1021/jacs.3c05109
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