狠狠色婷婷久久一区二区,岳毛多又紧做起爽,久久精品青草社区,精品一区二区三区在线视频,色综合99久久久无码国产精品

　　5月27日(ri)，北京大學(xue)(xue)化學(xue)(xue)與分(fen)子工程學(xue)(xue)院、前沿交(jiao)叉學(xue)(xue)科(ke)研究院生命(ming)科(ke)學(xue)(xue)聯合中心陳鵬(peng)教授(shou)課題(ti)組(zu)和王初(chu)教授(shou)課題(ti)組(zu)的合作成果以“Machine-learning-assisted universal protein activation in living mice”為(wei)題(ti)在(zai)《細胞》(Cell)雜(za)志在(zai)線發表。

　　兩個課題組通過持續的深入合(he)作，開發了(le)融合(he)“機器(qi)學習(xi)與生(sheng)物(wu)正交剪切反應”的蛋(dan)白質(zhi)活(huo)體激活(huo)技術，實現了(le)“鄰近脫籠”策(ce)略從活(huo)細胞向活(huo)體動物(wu)的突破。

　　該工作(zuo)通(tong)過機器(qi)學習與生物正交(jiao)剪切反應融合驅(qu)動，獲得了一(yi)種創(chuang)新的(de)蛋白質(zhi)原位激活(huo)平臺技術(shu)CAGE-Proxvivo，能夠在(zai)活(huo)體動物中(zhong)瞬時(shi)激活(huo)目標蛋白質(zhi)的(de)功能，并精確調(diao)節蛋白-蛋白相互作(zuo)用。此外(wai)，CAGE-Proxvivo還可以調(diao)節細(xi)(xi)胞表(biao)型，誘(you)導腫瘤細(xi)(xi)胞發(fa)生焦亡，增強(qiang)抗腫瘤免疫響應。

　　CAGE-Proxvivo技術使(shi)得生物(wu)(wu)正交剪切反(fan)應邁入(ru)了(le)(le)“任意蛋白+活體應用”的(de)(de)新時代，相當(dang)于找(zhao)到了(le)(le)一把(ba)“萬能(neng)鑰匙”，可以隨(sui)心所欲地調控蛋白質的(de)(de)活性。這標(biao)志著(zhu)活體化學(xue)反(fan)應發展的(de)(de)重要突破，不僅為(wei)動態(tai)生物(wu)(wu)學(xue)過程的(de)(de)原位(wei)研究(jiu)提(ti)供(gong)了(le)(le)強大(da)工具，也為(wei)按需式精準治療開辟了(le)(le)新的(de)(de)途(tu)徑。

論文截圖

什么是生物正交反應?

　　生(sheng)(sheng)物(wu)正交反(fan)應(ying)是指可以在生(sheng)(sheng)物(wu)體系中(zhong)進行且(qie)不與內源生(sheng)(sheng)命過程(cheng)(cheng)相互干擾的(de)化學反(fan)應(ying)。這類(lei)反(fan)應(ying)的(de)發展，不僅(jin)拓展了傳統(tong)有機化學反(fan)應(ying)的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)學應(ying)用(yong)邊界(jie)，也將(jiang)合成(cheng)化學的(de)邏輯引入生(sheng)(sheng)命系統(tong)研究，革(ge)新(xin)了生(sheng)(sheng)命過程(cheng)(cheng)的(de)分子解析與精準調(diao)控方式，為揭(jie)示復雜(za)生(sheng)(sheng)理(li)、病理(li)機制提供了全新(xin)視角。

　　以(yi)(yi)“點擊化學”為(wei)代表的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)正交反應因為(wei)有效解決了復(fu)雜生(sheng)(sheng)(sheng)命體系中(zhong)特定生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)分子的原位標記與示蹤(zong)等關鍵科學難(nan)題(ti)，獲得(de)了2022年度諾貝(bei)爾化學獎(jiang)，但這一以(yi)(yi)“偶聯”為(wei)核心的化學反應模式(shi)仍存在局(ju)限(xian)，難(nan)以(yi)(yi)實現對生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)大分子功能的調控和解析。

　　陳(chen)鵬課(ke)題(ti)組(zu)長期(qi)致(zhi)力于(yu)“活細胞化(hua)學反應(ying)”的(de)開發(fa)與應(ying)用(yong)，在(zai)國(guo)際上率先提出并發(fa)展(zhan)了基(ji)于(yu)“斷(duan)鍵”化(hua)學的(de)生物(wu)正交反應(ying)——生物(wu)正交剪(jian)切(qie)反應(ying)(Bioorthogonal Cleavage Reaction, Nat. Chem. 2014, 6, 352.)。與傳(chuan)統的(de)“連接(jie)”反應(ying)不同(tong)，這種剪(jian)切(qie)反應(ying)通過化(hua)學鍵的(de)斷(duan)裂，實現對靶(ba)標分子中(zhong)掩蔽基(ji)團的(de)時空可控釋放。

　　該策略突破(po)了利用(yong)化學(xue)反應調控(kong)生物大分子功(gong)能的技術瓶頸(jing)，實(shi)現了蛋(dan)白質(zhi)在活細(xi)胞等(deng)環境中的精(jing)準“脫籠”和(he)激活，使得生命過程和(he)分子互作(zuo)在特定的時間和(he)空間內被精(jing)確開(kai)啟，為活細(xi)胞的功(gong)能研究(jiu)開(kai)辟(pi)了新(xin)的途徑。

化學(光)脫籠生物正交剪切反應的發展歷程

什么是“脫籠”?

　　“化(hua)學脫(tuo)籠”策略(lve)是一類適用性(xing)廣、干(gan)擾度低的蛋(dan)白質激(ji)活(huo)(huo)方(fang)法，通(tong)過(guo)對酶的關鍵催化(hua)殘基的保護(hu)和(he)脫(tuo)保護(hu)，可以實(shi)現(xian)對其(qi)活(huo)(huo)性(xing)的“關-開”調(diao)控。陳鵬課(ke)題組(zu)先后在(zai)賴氨(an)酸(suan)(suan)、酪氨(an)酸(suan)(suan)等(deng)活(huo)(huo)性(xing)氨(an)基酸(suan)(suan)側(ce)鏈上實(shi)現(xian)了(le)生物正交斷鍵反應和(he)脫(tuo)籠，在(zai)活(huo)(huo)細胞(bao)及活(huo)(huo)體動(dong)物內實(shi)現(xian)了(le)蛋(dan)白激(ji)酶等(deng)多種(zhong)蛋(dan)白質的特異(yi)激(ji)活(huo)(huo)。

　　然(ran)而，受(shou)限于(yu)可以進行脫籠(long)反應的(de)非天然(ran)氨基酸類(lei)型，上述基于(yu)催(cui)化殘基的(de)“直接脫籠(long)“策略只(zhi)能在(zai)某些特定蛋(dan)白家(jia)(jia)族中應用。如何進一步發展廣泛適用于(yu)不同(tong)類(lei)型蛋(dan)白家(jia)(jia)族的(de)原位激活(huo)方(fang)法，在(zai)活(huo)體環(huan)境(jing)內研(yan)究蛋(dan)白質動態功能變化，是眾(zhong)多化學生物學研(yan)究者力圖實現的(de)重(zhong)要(yao)目標。

　　2019年，陳鵬課(ke)題組與王初課(ke)題組合作，利用紫外光控的(de)生物正(zheng)交剪(jian)切反應(ying)為活細胞內的(de)蛋(dan)白質(zhi)安裝了(le)功(gong)能(neng)開關。這一被(bei)稱為蛋(dan)白質(zhi)“鄰近脫籠(long)”(CAGE-Prox)的(de)策略(lve)具有很強的(de)普適(shi)性，實(shi)現了(le)活細胞內各種酶家族蛋(dan)白質(zhi)的(de)瞬時激活(Nature. 2019, 569, 5095)。

最新的“脫籠”策略有哪些改進?

　　在《細胞》發表的(de)工作中，作者結合逆(ni)電子需求Diels-Alder反應(IEDDA)，將其應用(yong)于反式環辛烯-酪(lao)氨酸(TCOY)的(de)保護和(he)脫保護，并通過(guo)蛋(dan)白語言模型(xing)訓練(lian)機器學習算法，捕(bu)捉序列(lie)特征(zheng)與蛋(dan)白質功能之間的(de)相關性，輔(fu)以Rosetta軟件對接模擬酶(mei)和(he)底物的(de)相互作用(yong)，從而提(ti)高了tRNA合成酶(mei)(PylRS)變體選擇(ze)的(de)成功率，最終(zhong)實現了TCOY的(de)識(shi)別和(he)編碼(ma)表達。

　　這一“化學(xue)開關”的引(yin)入(ru)，能(neng)夠(gou)暫時關閉目標蛋白質(zhi)的功能(neng)，并可(ke)通過(guo)小分子誘導的生物(wu)正(zheng)交剪(jian)切(qie)反應在體內原位恢復，實現可(ke)控激活，獲得了適用(yong)于活體動物(wu)的通用(yong)蛋白質(zhi)激活策略(CAGE-Proxvivo)。

機器學習驅動的蛋白質活體激活策略：通過蛋白語言模型訓練機器學習算法，設計和篩選tRNA合成酶(PylRS)變體，實現了可化學脫籠的反式環辛烯-酪氨酸(TCOY)的識別和編碼表達，用于后續在體蛋白質功能激活和互作調控

新的“脫籠”策略能做啥?

　　在建立CAGE-Proxvivo標(biao)準流(liu)程后(hou)，作(zuo)者將其應用(yong)于蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)靶向(xiang)遞送與激活治療。作(zuo)者巧妙(miao)地設(she)計(ji)了(le)靶向(xiang)遞送與化學激活的雙重控(kong)制，構建了(le)“蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)前(qian)藥”系統(tong)，利用(yong)靶向(xiang)遞送，實現了(le)炭(tan)疽致(zhi)死因(yin)子(Lethal factor)的可控(kong)、原位激活，有(you)效抑制了(le)實體腫瘤的生長。

　　在(zai)此基(ji)礎上，作(zuo)者通過CAGE-Proxvivo策略成(cheng)功實現了細胞(bao)(bao)焦(jiao)亡(wang)(wang)(wang)(pyroptosis)在(zai)腫(zhong)瘤(liu)(liu)內部(bu)的可控-特異(yi)誘導。細胞(bao)(bao)焦(jiao)亡(wang)(wang)(wang)作(zuo)為一(yi)(yi)種由(you)Caspase介導的炎癥性細胞(bao)(bao)死亡(wang)(wang)(wang)方式(shi)，因(yin)其(qi)激(ji)活(huo)免(mian)疫(yi)應答(da)的潛力而備受關注。盡管傳(chuan)統化療藥物能誘導細胞(bao)(bao)焦(jiao)亡(wang)(wang)(wang)，但(dan)鑒于GSDME在(zai)許多腫(zhong)瘤(liu)(liu)細胞(bao)(bao)中(zhong)的低表達(da)，腫(zhong)瘤(liu)(liu)特異(yi)性誘導焦(jiao)亡(wang)(wang)(wang)仍面臨重要挑戰(zhan)。CAGE-Proxvivo技術則(ze)在(zai)小鼠肺癌細胞(bao)(bao)中(zhong)引發了Caspase-3依賴性GSDME切割，誘導細胞(bao)(bao)焦(jiao)亡(wang)(wang)(wang)，觸(chu)發免(mian)疫(yi)殺(sha)傷，有效抑(yi)制了繼發腫(zhong)瘤(liu)(liu)的生長。作(zuo)者進(jin)一(yi)(yi)步(bu)擴大了該策略的應用范圍，在(zai)多種腫(zhong)瘤(liu)(liu)細胞(bao)(bao)中(zhong)展示(shi)了細胞(bao)(bao)焦(jiao)亡(wang)(wang)(wang)介導的免(mian)疫(yi)治療潛力。

　　此外，作(zuo)者通(tong)(tong)過(guo)改(gai)進計算(suan)建模流程，將(jiang)“化學開關(guan)”從酶活(huo)口袋(dai)拓展至蛋(dan)(dan)白質到互(hu)(hu)作(zuo)界面，實現(xian)了(le)(le)(le)蛋(dan)(dan)白–蛋(dan)(dan)白相互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)精確(que)調控，并開發(fa)(fa)了(le)(le)(le)生物(wu)正交(jiao)“門控”雙特(te)異性(xing)抗(kang)體(ti)，用(yong)于腫(zhong)(zhong)(zhong)瘤(liu)免疫(yi)(yi)治(zhi)(zhi)療。在該(gai)應用(yong)中(zhong)，作(zuo)者通(tong)(tong)過(guo)遺(yi)傳編碼將(jiang)TCOY引(yin)入抗(kang)CD3抗(kang)體(ti)(aCD3)，并將(jiang)其(qi)與(yu)腫(zhong)(zhong)(zhong)瘤(liu)靶向模塊結合，構建了(le)(le)(le)具有條件(jian)性(xing)激活(huo)能(neng)力的(de)(de)(de)“開關(guan)”型T細胞(bao)接合器(T cell engager, TCE)。隨后通(tong)(tong)過(guo)活(huo)體(ti)生物(wu)正交(jiao)剪切技術恢復T細胞(bao)活(huo)性(xing)，精確(que)激活(huo)腫(zhong)(zhong)(zhong)瘤(liu)部位(wei)的(de)(de)(de)T細胞(bao)，有效避免了(le)(le)(le)系統性(xing)細胞(bao)因子(zi)釋放(fang)綜合征(CRS)及其(qi)引(yin)發(fa)(fa)的(de)(de)(de)毒性(xing)反應，提高了(le)(le)(le)治(zhi)(zhi)療安全性(xing)，為(wei)在實體(ti)瘤(liu)的(de)(de)(de)免疫(yi)(yi)治(zhi)(zhi)療中(zhong)，將(jiang)免疫(yi)(yi)原性(xing)低的(de)(de)(de)“冷”腫(zhong)(zhong)(zhong)瘤(liu)轉變為(wei)高免疫(yi)(yi)原性(xing)的(de)(de)(de)“熱”腫(zhong)(zhong)(zhong)瘤(liu)提供了(le)(le)(le)新的(de)(de)(de)途徑。

CAGE-Proxvivo蛋白質活體原位激活通用平臺應用：在活體動物中按需激活蛋白質功能;調節細胞表型，誘導腫瘤細胞發生焦亡，增強抗腫瘤免疫反應;精確調節蛋白質-蛋白質相互作用，實現生物正交“門控”雙特異性抗體，用于按需招募和激活T細胞

　　除TCOY外，作者基于(yu)統一的(de)(de)機(ji)器學習模(mo)型成功(gong)進(jin)(jin)化(hua)出可(ke)識別反式環辛(xin)烯-半胱氨酸(suan)(TCOC)的(de)(de)PylRS變體(ti)，并(bing)通過CAGE-Proxvivo策(ce)(ce)略(lve)實(shi)現了(le)半胱氨酸(suan)的(de)(de)可(ke)控化(hua)學遮(zhe)蔽以及活(huo)體(ti)內蛋白功(gong)能的(de)(de)精(jing)準調控。該研究進(jin)(jin)一步展示了(le)結合蛋白質語言模(mo)型與結構建模(mo)特(te)征的(de)(de)混(hun)合策(ce)(ce)略(lve)在(zai)底物(wu)譜(pu)拓(tuo)展中(zhong)的(de)(de)有效性(xing)和(he)普(pu)適性(xing)，有望實(shi)現更多天然氨基酸(suan)的(de)(de)遮(zhe)蔽-脫(tuo)籠，為活(huo)體(ti)內生物(wu)大分子功(gong)能和(he)生命過程(cheng)的(de)(de)精(jing)準操控建立通用平臺。

機器學習模型成功進化出可識別反式環辛烯-半胱氨酸(TCOC)的PylRS變體，并通過CAGE-Proxvivo策略實現了半胱氨酸的可控化學遮蔽以及活體內蛋白功能的精準調控

　　陳鵬、王初為本文(wen)的共(gong)同通訊作者。北(bei)京大學(xue)(xue)前沿交叉學(xue)(xue)科研(yan)究院(yuan)已畢業博(bo)士(shi)研(yan)究生(sheng)汪欣(現深圳灣實驗室(shi)博(bo)士(shi)后)、北(bei)京大學(xue)(xue)化學(xue)(xue)與分子工程學(xue)(xue)院(yuan)副研(yan)究員(yuan)劉(liu)源為本文(wen)的共(gong)同第一作者。

　　本工(gong)作(zuo)獲得科技部(bu)、國家(jia)自然科學基金(jin)委(wei)、北京(jing)分子科學國家(jia)研究中心、新基石基金(jin)會和北京(jing)大學AI4S等項目的支持(chi)。