厦门大学姜涛团队Nano Lett.：活细胞表面构建“人工丝状伪足”促进细胞相互作用

细胞没有视觉和嗅觉，但其表面具备非常纤细的类似章鱼触角的丝状伪足，可以用来感知环境进行信号传导，目前有大量研究致力于通过细胞表面工程来对细胞进行修饰，由于多肽超分子自组装具有高度可修饰性和可调控性，在众多领域具有广阔的应用前景，而通过细胞表面原位多肽组装出类似细胞的丝状伪足来调节细胞间的相互作用仍具挑战。鉴于此，厦门大学化学化工学院姜涛（点击查看介绍）课题组在前期设计可编程多肽的研究基础上又提出了利用卷曲螺旋肽构建了具有不同热稳定性的细胞表面纤维延伸物。该“人工丝状伪足”可利用相同的细胞结合配体，通过不同程度的拆卸和重组过程从而可以促进细胞-细胞相互作用达到不同的水平。

图1. 两组多肽纤维设计。图片来源：Nano Lett.

为了实现该策略，作者选择了两组卷曲螺旋肽作为构建一维细胞表面延伸的构件。在卷曲螺旋二聚体设计的基础上，由于二聚体的热稳定性与肽链长度、残基位置具有相关性，于是设计了具有七肽重复序列(abcdefg)_n的23和30个氨基酸残基的不同稳定性的异源二聚体多肽f1、f2以及f3、f4。两组螺旋多肽通过静电相互作用使其沿垂直于分子轴的方向组装成一维纤维结构，如图1所示。

图2. 多肽在细胞表面原位自组装。图片来源：Nano Lett.

为了验证所设计多肽纤维结构的在活细胞表面的组装情况，作者利用叶酸受体标记的多肽作为锚点成功在HeLa细胞上原位组装了纳米原纤维，通过细胞扫描电子显微镜和共聚焦荧光成像可以观察到在细胞表面形成了基于肽的类似细胞丝状伪足的延伸物（图2）。并且发现在温度变化和原纤维组装后细胞活力未受影响。

图3. 温度调控HeLa和MDA-MB-231细胞相互作用。图片来源：Nano Lett.

为了验证所设计多肽原纤维对细胞相互作用的影响，作者以乳腺癌细胞MDA-MB-231为靶细胞，通过调节多肽纳米原纤维的热稳定性，实现了在不同程度上促进细胞间的相互作用。作者选用T7配体（HAIYPRH）来靶向MDA-MB-231细胞上表达的较多而在HeLa细胞上表达很少的转铁蛋白受体，利用相同的细胞结合配体，通过共聚焦荧光成像、流式定量分析以及荧光偏振等方法证实了温度的改变原纤维可以通过不同程度的拆卸和重组过程从而实现细胞-细胞相互作用效率达到从31%-93%的不同水平（图3）。

小结

该工作证实了含有配体的纳米原纤维在活细胞表面的重组对促进细胞间的相互作用是有效的。通过调节多肽纳米原纤维的热稳定性，可在不同程度上调节细胞的相互作用，这对细胞控制、组织工程和细胞诊疗等方面的研究具有深远意义。该项研究还强调了热不稳定的纳米组件在功能材料设计方面的优点，这是以前多数在材料研究设计方面很少涉及到的，这也为材料设计提供了新思路。

该工作在姜涛教授指导下，主要由博士生郭潘完成。硕士生王迪、张淑敏和博士生成丹也参与了部分工作；美国Argonne国家实验室Xiaobing Zuo博士以及上海同步辐射光源在多肽组装体结构表征方面给与了重要帮助；该研究得到了厦门大学江云宝教授的大力支持，以及国家自然科学基金（22074128、22241503）和中央高校基本科研业务费（20720210013、20720220005）的资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Reassembly of Peptide Nanofibrils on Live Cell Surfaces Promotes Cell–Cell Interactions

Pan Guo, Di Wang, Shumin Zhang, Dan Cheng, Siyu Wu, Xiaobing Zuo, Yun-Bao Jiang, and Tao Jiang*

Nano Lett., 2023, DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01100

导师介绍

姜涛

https://www.x-mol.com/university/faculty/364206