Nat. Commun. | 基于共价肽的溶酶体靶向蛋白降解平台

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分享一篇发表在Nature Communications上的文章,题目为“A covalent peptide-based lysosome-targeting protein degradation platform for cancer immunotherapy”,文章的通讯作者为中山大学药学院(深圳)的高艳锋教授和周秀曼研究员,他们主要从事肿瘤免疫与药物化学的交叉领域研究。

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以溶酶体靶向嵌合体(LYTAC)为代表的膜蛋白降解技术为蛋白靶向降解(TPD)提供了强大的工具。然而,这些技术目前还存在一些短板。一方面,它们通常依赖抗体、纳米抗体或核酸适配体等生物大分子靶向感兴趣蛋白(POI),限制了它们的合成易得性和肿瘤穿透能力;另一方面,目前可用的膜表面受体有限,LYTACs通常通过聚糖配体招募溶酶体内吞受体(如ASGPR和M6PR),但它们易被内源配体占据,且难以循环回质膜。近期,云南农业大学周合江助理研究员/国家纳米科学中心聂广军研究员联合团队报道了利用转铁蛋白受体TFRC作为一种新型的LYTAC效应器,其受天然配体影响小、回收效率高(Cell Chem Biol. 2024: S2451-9456(24)00520-8.)。然而,该工作仍使用抗体靶向POI;并使用天然的TFRC结合肽招募TFRC,使得其对效应器的亲和力有限。
基于肽的靶向降解剂有效地克服了抗体缀合物的上述缺陷,此外,利用共价肽结合POI可以实现长效的占据,引入D型氨基酸更可赋予其更强的稳定性和超越天然配体的亲和力。在本文中,作者提出了一种称为基于共价嵌合肽的靶向降解平台(Pep-TACs)的策略,其使用含有基于硫(VI)氟交换(SuFEx)反应的共价弹头的D型肽配体共价结合POI,并通过偶联的TFRC D型肽配体招募效应器,从而实现高效、稳健的膜蛋白溶酶体降解。
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首先,作者锁定了TFRC作为效应器:在目前已知的主要溶酶体靶向受体(LTR)中,TFRC在多种肿瘤中高表达,且受细胞周围环境影响较小、回收率较高。作为概念验证,作者将已被报道的TFRC D型短肽配体DT7和PD-L1 D型短肽配体OPBP1(8-12)偶联,确认了非共价嵌合肽对两蛋白的亲和力。尽管这种非共价肽能高效地介导TFRC依赖的内吞,但对POI的降解能力有限,作者推测这是由于非共价肽在POI上过短的驻留时间不足以使后者被转移到溶酶体中。作者认为,向POI配体部分引入共价反应性基团可有效地改善这一问题。

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为了更好地与POI交联,作者设计了一种非天然氨基酸,k-ASF (x),其在赖氨酸侧链上负载芳基磺酰氟。作者分别将非共价肽OPBP1(8-12)部分的各残基替换为x,构建了一系列Pep-TACs,结果表明v9x可高效、持久地诱导POI的降解。作者随后通过TFRC敲除、共定位成像等实验证明了这种降解作用依赖于TFRC介导的内吞作用。

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最后,作者分别在高IFN-γ的酸性肿瘤微环境、荷瘤小鼠模型上展示了Pep-TACs对PD-L1高效、稳健的降解能力。作者也发现Pep-TACs可穿透血脑屏障(BBB),在原位脑肿瘤模型中发挥降解、免疫刺激和肿瘤抑制功能。

总结而言,本文以TFRC作为溶酶体靶向蛋白降解的效应器,通过D型共价肽实现了长效的POI靶向和高亲和力的效应器招募,实现了高效、稳健的POI降解。


本文作者:TYC
责任编辑:TZS
原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-025-56648-6
文章引用:10.1038/s41467-025-56648-6


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