PNAS：科学家成功对特殊蛋白进行工程化修饰来帮助抵御癌症并再生神经元
来源：中检健康
编辑：中检健康
时间：2020-06-13
我们的肺部、骨骼、血管和其它主要器官都是由细胞组成的，机体维持健康的一种方式就是利用一种称之为配体的蛋白信使与细胞表面的受体相结合来调节机体的生物学过程，当这些信息被篡改时，机体就会患上多种疾病。近日，一项刊登在国际杂志PNAS上的研究报告中，来自斯坦福大学等机构的科学家们以一种轻微的方式通过对配体进行修饰竟然能够得到两种不同的结果，其中一种改变会促进神经细胞再生，而对相同蛋白进行不同的操控则会抑制肿瘤的生长。
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文章中，研究人员对大鼠和人类细胞，以及模拟真实疾病的小鼠模型进行了相关研究，相关研究结果表明，如今科学家们越来越善于通过“修补”基于蛋白质的控制机制从而来帮助进行重要器官的自我修复。这些蛋白质未来有望帮助治疗神经变性疾病、癌症及诸如骨质疏松症和动脉粥样硬化等其它障碍。
研究者揭示了配体和受体如何相互作用来将信息运输到细胞内，以及如何通过工程化修饰这些相互作用来开发出潜在的治疗性制剂；形状或许就是关键的概念，与所有蛋白质一样，配体和受体均由不同的氨基酸组成，其像珍珠一样串联在一起，能够折叠形成不同的三维形状，一种具有正确形状的配体往往就好像钥匙和锁子一样能够匹配其受体。通过利用复杂的分子工程学技术，研究人员就能够改变配体中氨基酸的排列方式，从本质上来讲就是制造出数百万个钥匙，然后进行筛选得到能够揭开匹配受体的那一把钥匙，一把能有效锁住锁子的钥匙（科学家们将其称之为超级激动剂）或许能够传输信息来指导细胞快速强大地生长，而生物工程技术也能被用来将配体转化为超级激动剂，即适应受体锁的钥匙，但在某种程度上这也会阻碍信号的传输并影响诸如细胞生长等多种功能的发挥。
文章中，研究者揭示了如何利用受体蛋白CNTFR的工程化版本来帮助阻断啮齿动物机体肺部肿瘤的生长；研究人员对CLCF1配体进行工程化修饰来使其与CNTFR受体结合，通过对CLCF1中的一组氨基酸进行改变，研究者就能将配体转化成为超级激动剂，当将超级激动剂加入到受损神经细胞的组织培养物中，工程化的CLCF1就能够增加信使信号从而促进周倜的生长，这就表明，修饰后的配体或能促进损伤的神经元进行自我修复。相反，在CLCF1中引入少量额外的氨基酸改变时，就会使得配体转化为潜在的拮抗剂，从而抑制小鼠肺部肿瘤的生长，这就揭示了这种分子突变体的一种不同的可能性药用价值。
后期研究人员还将继续深入研究这些蛋白质的功能该如何作为天然的分子机器，以及利用工程化的改造技术如何帮助他们塑造蛋白质的结构和功能，从而开发出多种治疗人类疾病的新型疗法。（生物谷Bioon.com）
原始出处：Jun W. Kim, Cesar P. Marquez, R. Andres Parra Sperberg, et al. Engineering a potent receptor superagonist or antagonist from a novel IL-6 family cytokine ligand, PNAS,June 10, 2020 doi：10.1073/pnas.1922729117
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