厦门大学姜涛课题组Nano Lett.：基于多肽非共价桥连接细胞表面受体蛋白调节细胞凋亡

控制细胞膜表面受体聚集对探究细胞行为具有重要意义，是细胞治疗领域的研究热点。目前的膜蛋白聚集大多为寡聚或不可控多聚，难以实现膜蛋白的高阶有序聚集。厦门大学化学化工学院姜涛（点击查看介绍）团队致力于通过基于多肽组装的人工界面调控细胞表界面的生物特性（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202303684, 点击阅读详细; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202315296, 点击阅读详细; Nano Lett. 2023, 23, 6386-6392, 点击阅读详细; Nano Lett. 2024, 24, 11194-11201, 点击阅读详细）。近期，课题组设计了能在癌细胞表面原位组装的一维多肽纤维，纤维负载配体靶向癌细胞并根据组分可控的特性调控膜受体间距，从而控制癌细胞凋亡（图1）。该研究工作发表于Nano Letters 期刊，姜涛教授、方宁教授为通讯作者，贾帆博士生为第一作者。

图1. 实验概述图。图片来源：Nano Lett.

该课题组设计了三组异源二聚卷曲螺旋组装肽1、2、3、4、5、6和衍生肽2’、3’（图2）。通过异源组装肽间的二聚驱动力自组装形成纤维。配体模块依靠配-受体特异性作用靶向癌细胞，调整中间模块多肽的组分和键合方式，从而拓宽膜受体间距。透射电镜、圆二色谱、分析型超速离心等实验结果验证了多肽自组装和中间模块的间距（图3）。

图2. 组分可控多肽纤维的组装和应用。图片来源：Nano Lett.

图3. 间距可变的多肽纤维。图片来源：Nano Lett.

该课题组使用MDA-MB-231细胞的Death receptor 5作为研究对象，利用配体模块负载TRAIL配体类似物：DR5 Ligand环肽配体。课题组首先利用环肽将标记了Cy5荧光分子的配体模块靶向目标细胞，进一步将中间模块与配体模块在细胞膜表面共组装形成纤维，共聚焦激光显微镜、dSTORM和FLIM-FRET结果验证了细胞膜表面纤维的组装（图4）。

图4. 间距可变的多肽纤维与膜蛋白共组装。图片来源：Nano Lett.

根据中间模块的尺寸，多肽与膜表面凋亡受体共组装后分别诱导膜受体呈现短、中、长间距的有序高阶聚集。其中，细胞膜表面凋亡受体在短距离、中距离尺度高阶聚集时，能有效促进细胞凋亡，而长间距的凋亡受体聚集无法诱导细胞凋亡。此外，长间距的多肽模块与膜受体在膜表面共组装后展现出对TRAIL蛋白诱导细胞凋亡的抗性（图5）。

图5. 间距可变的多肽纤维诱导细胞凋亡。图片来源：Nano Lett.

小结

该研究表明调控膜蛋白间距可以控制细胞行为，这为细胞膜受体高阶有序聚集、癌细胞和肿瘤组织的治疗提供了数据支持和新思路。

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）：

Noncovalently Bridging Cell-Surface Proteins Using Synthetic Peptides to Modulate Cell Apoptosis

Fan Jia, Tian Luo, Jin-Yan Zhuang, Pan Guo, Ning Fang*, Yun-Bao Jiang, Tao Jiang*

Nano Lett., 2024, DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04959

导师介绍

姜涛

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

课题组网站

https://taojianggroup.xmu.edu.cn/