今天为大家分享一篇发表在Cell Chemical Biology上的文章，文章的题目是Engineered protein-small molecule conjugates empower selectiveenzyme inhibition，通讯作者是来自明尼苏达大学化学工程与材料科学系的Benjamin J. Hackel教授。在这篇工作中，作者开发了一种寻找具有酶活抑制能力的蛋白-小分子复合物筛选平台。

      靶向配体在精准医学和基础生物学研究中非常重要，目前已有包括计算设计、表型筛选、结构导向筛选等多种方法被报道。但对于一些高度同源性靶点，目前开发高特异性配体还比较困难。一个有效的解决方案是合成小分子与肽的“杂交”分子，两者之间可以形成协同结合界面，从而增强复合物与靶点的结合能力。在本文中作者关注了碳酸酐酶（carbonic anhydrases, CAs）——一类含锌的、催化二氧化碳和碳酸氢盐转化的酶家族，CAs的抑制剂已被应用在癌症、眼部适应症等多种疾病的治疗中，CAs的不同成员之间具有高度的同源性，这导致目前已有的抑制剂存在副作用。作者希望将一种常见的小分子CA抑制剂乙酰唑胺AAZ与人纤维连接蛋白Fn结合，并进化其疏水loop从而增强其结合力和特异性。

      基于酵母表面展示技术，作者首先在酵母表面融合表达了一个Fn-AAZ文库，AAZ通过马来酰亚胺与Fn BC loop上唯一的Cys共价链接，其中包含不同长度的linker和不同的Fn序列。为了检测复合物的结合力和特异性，作者在培养基中分别加入生物素标记的CA-Ⅱ和荧光标记的CA-IX，从而筛选高CA-Ⅱ且低CA-IX标记的复合物。

      随后作者将筛选得到的特定Fn在E. coli中纯化表达，并在体外标记AAZ。体外酶活实验也证明了筛选出的Fn-AAZ可以有效抑制CA-II(KI = 4.8 nM)，且对CA-IX几乎无抑制效果(KI = 580 nM)。同时与单独的AAZ-PEG相比，复合物的抑制能力高9倍、特异性高80倍，这也验证了Fn蛋白在提高特异性中的作用。

      在后续的工作中作者对linker长度、AAZ插入位点等进行了进一步优化，同时作者还用相同的方法筛选出了对CA-IX有效而对CA-II无效的特异性Fn-AAZ，显示出该系统对不同的靶点蛋白具有普适性。

本文作者：LYP

责任编辑：Guo ZH

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451945621003536

原文引用：DOI：10.1016/j.chembiol.2021.07.013