分享一篇发表在JACS上的文章Structure-Based Design of Stapled Peptides That Bind GABARAP and Inhibit Autophagy，通讯作者是来自美国Tufts大学的Joshua A.Kritzer教授，他的研究方向主要是蛋白靶向肽及其模拟物的设计、筛选和开发。

自噬是高度动态且重要的细胞过程，细胞中的物质被运输到溶酶体中进行降解。选择性自噬可以消化错误折叠的蛋白、受损的细胞器和胞内病原体等，该过程的失调是许多疾病的标志。非特异性自噬抑制剂氯喹和羟氯喹已被证明可以改善癌症化疗效果，但其副作用催生了对特异性自噬抑制剂的需求。特异性自噬的一种策略是阻断关键的蛋白-蛋白相互作用，特别是Atg8家族蛋白，包括LC3和GABARAP亚家族，参与自噬过程的多个阶段。因此，对LC3/GABARAP蛋白相互作用的阻断被认为是抑制自噬一种有前途的策略。

作者从噬菌体展示筛选出的天然GABARAP配体K1开始，该肽对GABARAP亲和力为10±1nM左右，而对LC3B的亲和力为1200±30nM。尽管K1对GABARAP亲和力很高，但这种全天然氨基酸肽会受到生物稳定性和细胞渗透性的限制。作者使用面向多样性的多肽装订策略来对K1进行优化，分别将3/4/5位突变成Cys，并与固定的Cys8通过邻/间/对二甲苯连接子进行装订。结果显示，在Cys3位进行i, i+5装订具有与野生型K1相似的亲和力(图1左)。

随后，作者尝试在装订残基中引入β-分支来调节亲和力和选择性。作者使用Cys的β-分支类似物青霉胺(Pen)分别取代Cys3或Cys8，发现连接子邻/间/对位的改变会显著影响LC3B的结合。特别是Pen3-ortho具有很高的GABARAP亲和力，并对LC3B具有100倍选择性；而Pen8-ortho对GABARAP和LC3B都具有nM级亲和力(图2)。令人惊讶的是，这两种肽仅在装订部分有两个甲基位置不同。作者解析了两种肽与GABARAP复合的晶体结构，发现Pen3可与K1以相似的方式结合靶点(图1中)，而Pen8会破坏K1的螺旋结构，并导致肽翻转，以延伸的构象与靶点结合(图1右)，这导致原有配体K1对GABARAP的选择性丧失，而对LC3B也具有很好的亲和力。

基于晶体结构，作者推测4-巯基脯氨酸(4MP)取代Pen3有利于Pen3-ortho的GABARAP选择性结合构象，因为4MP在构象上同时限制肽主链和装订桥。实验结果显示4MP取代保持了GABARAP高亲和力，并显著降低了LC3B的亲和力，表明4MP确实不利于结合LC3B的延伸构象。最高亲和力配体MP3-meta对GABARAP亲和力小于2.5nm，对LC3B的选择性达到约1000倍(图2)。作者还验证了这些装订肽具有良好的生物稳定性和细胞渗透性，并能抑制自噬过程，增加细胞对顺铂化疗的敏感性。

总之，作者采用多样性导向的多肽装订策略，开发了两类高亲和力的GABARAP配体，Pen8-ortho以纳摩尔亲和力结合GABARAP和LC3，而Pen3-ortho/MP3-meta等能更具选择性地结合GABARAP，可有效抑制细胞自噬。