蛋白是生命活動(dòng)的重要功能載體，一般依據(jù)其特定氨基酸序列可通過生物合成或者多肽化學(xué)合成制備；也可以天然蛋白的氨基酸序列為模板，通過調(diào)整某些氨基酸進(jìn)行蛋白改造和蛋白模擬。是否能夠不依賴天然蛋白的氨基酸序列模板，通過無規(guī)共聚物模擬蛋白并實(shí)現(xiàn)高效和普適性的蛋白-受體相互作用？

近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院劉潤(rùn)輝教授課題組在無規(guī)聚合物模擬具有特定氨基酸序列和結(jié)構(gòu)的蛋白研究領(lǐng)域取得突破，以氨基酸無規(guī)共聚物模擬細(xì)胞外基質(zhì)中的纖連蛋白，實(shí)現(xiàn)了高效和纖連蛋白普適性地與各類生長(zhǎng)因子結(jié)合的功能。該成果以“Statistic Copolymers Working as Growth Factor-Binding Mimics of Fibronectin”為題發(fā)表在《尖端科學(xué)》（Adv. Sci. 2022, DOI: 10.1002/advs.202200775）。

生長(zhǎng)因子是一類通過與細(xì)胞表面受體結(jié)合、調(diào)控細(xì)胞行為從而具有組織再生功能及生物調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子，在生物系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。但生長(zhǎng)因子在體內(nèi)易被蛋白酶解，從而迅速失活，因此在臨床應(yīng)用中生長(zhǎng)因子的劑量急劇增加，這導(dǎo)致了成本升高和嚴(yán)重副作用。在生理?xiàng)l件下，細(xì)胞外基質(zhì)中纖連蛋白可直接與生長(zhǎng)因子結(jié)合，以儲(chǔ)存的方式保護(hù)生長(zhǎng)因子免受蛋白酶降解，調(diào)控生長(zhǎng)因子釋放的時(shí)間及空間。此外，纖連蛋白結(jié)合的生長(zhǎng)因子仍能與它們的受體結(jié)合，從而阻止細(xì)胞內(nèi)吞并延長(zhǎng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)。受纖連蛋白的生長(zhǎng)因子結(jié)合功能啟發(fā)，通過無規(guī)共聚物去模擬具有特定序列和結(jié)構(gòu)的纖連蛋白，設(shè)計(jì)并獲得了可高效模擬纖連蛋白普適性結(jié)合生長(zhǎng)因子功能的氨基酸無規(guī)共聚物。優(yōu)選聚合物與生長(zhǎng)因子的結(jié)合能力已經(jīng)接近于纖連蛋白與生長(zhǎng)因子的結(jié)合能力。這一設(shè)計(jì)思路打破了傳統(tǒng)模擬功能蛋白與受體蛋白相互作用依賴天然蛋白氨基酸序列模板，通過蛋白片段或者經(jīng)氨基酸替換或者改造的序列可控多肽模擬蛋白的設(shè)計(jì)思路，擺脫了對(duì)原有功能蛋白中氨基酸序列模板的依賴，可實(shí)現(xiàn)快速構(gòu)建功能蛋白模擬聚合物及實(shí)現(xiàn)與受體蛋白的高效結(jié)合，并展示相應(yīng)的生物學(xué)功能。

我校博士后張?chǎng)╈o是該論文的第一作者，劉潤(rùn)輝教授為通訊作者。該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委等基金的資助。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200775