2022-03-04

ACS | 冷冻电镜和蛋白模拟技术促进急性髓细胞白血病的肽疗法

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美国癌症协会估计，2022年美国将新增约20050例急性髓系白血病（AML）。斯坦福大学医学院教授Kathleen Sakamoto医学博士一直致力于开发抗AML和其他血液疾病的疗法。然而，她的团队在寻找过程中受到了X射线结晶学和冷冻电子显微镜这两种技术之间微妙差距的阻碍。

他们的研究结果发表在《ACS Central Science》杂志上的一篇题为“Cryo-EM, Protein Engineering, and Simulation Enable the Development of Peptide Therapeutics against Acute Myeloid Leukemia”的论文中。

“冷冻电子显微镜（cryo-EM）已成为一种可行的结构工具，可用于开发针对人类疾病的分子疗法。”研究人员写道，“然而，确定灵活且小于30kDa的蛋白质结构仍然是一项挑战。CREB结合蛋白（CBP）的11kDa KIX结构域，是急性髓系白血病和其他癌症的潜在治疗靶点，是一种无法设计基于结构的抑制剂的蛋白质。在这里，我们开发了一种实验方法来克服尺寸限制，通过设计蛋白质双壳将KIX结构域夹在作为内壳的脱铁铁蛋白和作为外壳的麦芽糖结合蛋白之间。”

斯坦福大学医学与工程学院和美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员找到了一种弥补这一差距的方法，通过使用一种分子笼来稳定某些中等大小的蛋白质，从而首次用cryo EM对它们进行成像，这几乎可以揭示原子级的细节。

当研究人员将一批KIX蛋白质夹在一个中心球状分子和一个外部分子笼之间时，他们找到了解决方案。因为这种“双壳”比单个KIX分子大得多，所以在低温EM图像中更容易发现和定向，这将更容易获得KIX分子本身的高分辨率图像。除了观察KIX的结构，研究人员还能够将其他分子添加到混合物中，以查看它们是否可能结合并可能抑制KIX的功能。

该团队的研究结果还表明，这种方法可能对其他尺寸介于两者之间的蛋白质有用，这些蛋白质很难用冷冻电镜或X射线晶体学进行研究，可能包括一些病毒蛋白质。“我们正在向前推进，努力扩大该方法的适用性。”SLAC和斯坦福大学教授Soichi Wakatsuki博士解释说。