分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章A single-component, light-assisted uncaging switch for endoproteolytic release，本文的通讯作者是来自韩国大学医学院的Dongmin Lee教授，他的主要研究方向是生物医学。本文中作者开发了一种通过内蛋白酶切进行光控脱笼的单组件开关。蛋白酶已经在多种多样的生物中被广泛鉴定出来，它们依赖翻译后修饰作为信号线索，通过切割启动广泛的生物事件。因此，在合成生物学中，人们尝试利用蛋白酶作为分子开关对细胞内事件进行调控。进化上距离人类非常遥远的植物病毒蛋白酶是蛋白水解开关的良好候选，因为它们在人类蛋白质组中没有天然底物，并表现出严格的序列特异性，作者就选择了烟草蚀刻病毒蛋白酶TEVp。传统上，该酶的控制方法为化学或光控诱导二聚化以释放活性，但是包含两条独立多肽的互补策略会导致较低的信噪比，且组件复杂，不适合集成使用。在这篇文章中，作者针对这个问题提出了单组件的光控酶切脱笼方法，命名为LAUNCHER。它包含一个亚细胞定位部分，比如用于膜定位的TM组件；通过柔性linker连接的Tev酶C端和N端亚基；蓝光激发的光控元件iLID；Tev酶切割序列和底物蛋白，比如用于转录激活的tTA。在蓝光激发下，光控元件iLID构象改变引起TevC和TevN邻近，从而切割并释放底物蛋白脱笼。完成概念设计后，作者主要对LAUNCHER进行了连接体的优化，选择两段连接体合适的长度，从而实现蛋白酶活性的高效释放及底物可及性；此外还通过使用两个光控元件实现更高的信噪比。作者认为该工具具有非常优越的空间分辨率，比如可以实现仅光照区域的底物蛋白脱笼，从而显现出“LAUNCHER”字样；此外还具有良好的正交性，在一个细胞中引入三套使用不同植物病毒蛋白酶的系统，可以实现互不干扰的底物释放；它还有相较于传统工具更快速的释放动力学；可以实现不同亚细胞区域的定位；并且可以兼容多种细胞类型。这些优势使它成为一种良好的即插即用型可集成的化学生物学工具。
本文作者：WYJ
责任编辑：TZY
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-023-01480-6
文章引用：DOI: 10.1038/s41589-023-01480-6
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