Фотоактивированный пептид

Фотоактивированные пептиды — это модифицированные природные или синтетические пептиды , функции которых можно активировать или контролировать с помощью света. Эти пептиды включают светочувствительные элементы, которые позволяют точно регулировать их биологическую активность как в пространстве, так и во времени. Активация может быть как необратимой, как в случае пептидов с фоторасщепляемыми защитными группами , ^[1] , так и обратимой, с использованием молекулярных фотопереключателей , таких как азобензолы или диарилетены, ^[2]^[3]^[4] и диарилетены ^[5]^[6]. Включая эти светочувствительные компоненты в структуру пептида, можно с высокой точностью управлять свойствами, функциями и биологической активностью пептидов. Такой подход позволяет целенаправленно активировать пептиды в определенных областях, что делает фотоактивированные пептиды ценными инструментами для применения в терапии рака, доставке лекарств и исследовании молекулярных взаимодействий в живых клетках и организмах. ^[7]^[8]^[9]

Приложения

Фотоактивированные пептиды продемонстрировали потенциал для различных применений, включая терапию рака, другие светоконтролируемые препараты, а также в качестве инструментов для исследования молекулярных взаимодействий в неповрежденных клетках и целых организмах. ^[8]

Первоначальные исследования показали, что эти пептиды могут эффективно убивать клетки рака В-клеточной лимфомы . В частности, синтетический короткий пептид был алкилирован с помощью азобензольных сшивающих агентов и использовался для фотостимуляции деполяризации митохондриальной мембраны и высвобождения цитохрома c в пермеабилизованных клетках, инициируя внутренний путь апоптоза . ^[8] Аналоги грамицидина S, содержащие фрагмент диарилетена ^[6], также были разработаны, демонстрируя четкое обратимое изменение антимикробной активности. В своей неактивной, индуцируемой УФ-излучением фотоформе эти аналоги безвредны для клеток бактерий ; однако при активации видимым (янтарным) светом они становятся бактерицидными. Кроме того, был разработан фотопереключаемый аналог пептида орексина-B , позволяющий контролировать рецепторы орексина с помощью света in vivo в наномолярных концентрациях. ^[10]

Фотопереключаемые пептиды были разработаны для ингибирования белок-белковых взаимодействий в контролируемой светом манере. Они были успешно применены для ингибирования опосредованного клатрином эндоцитоза в клетках млекопитающих ^[11]^[12] и в дрожжах. ^[13] Этот же принцип разработки был применен для ингибирования белок-белковых взаимодействий, вовлеченных в рак ^[14] , и потенциально может быть использован для любого взаимодействия, опосредованного спиральным мотивом.

Смотрите также

Ссылки

^ Umezawa N, Noro Y, Ukai K, Kato N, Higuchi T (июль 2011 г.). «Фотоконтроль функции пептида: стратегия циклизации остова с фоторасщепляемой аминокислотой». ChemBioChem . 12 (11): 1694– 1698. doi :10.1002/cbic.201100212. PMID 21656633. S2CID 38514167.
^ Abell AD, Jones MA, Neffe AT, Aitken SG, Cain TP, Payne RJ и др. (июнь 2007 г.). «Исследование связывающего домена P3 m-calpain с использованием фотопереключаемых диазо- и триазен-дипептидных альдегидов: новые противокатарактные агенты». Journal of Medicinal Chemistry . 50 (12): 2916– 2920. doi :10.1021/jm061455n. PMID 17497840.
^ Kuil J, van Wandelen LT, de Mol NJ, Liskamp RM (октябрь 2009 г.). «Переключение между низким и высоким сродством к домену Syk tandem SH2 путем облучения азобензола, содержащего пептидомиметики ITAM». Journal of Peptide Science . 15 (10): 685– 691. doi :10.1002/psc.1173. PMID 19714714. S2CID 26093872.
^ Woolley GA, Jaikaran AS, Berezovski M, Calarco JP, Krylov SN, Smart OS и др. (Май 2006 г.). «Обратимый фотоконтроль связывания ДНК с помощью разработанного белка GCN4-bZIP». Биохимия . 45 (19): 6075– 6084. CiteSeerX 10.1.1.555.8745 . doi :10.1021/bi060142r. PMID 16681380.
^ Фудзимото К, Кадзино М, Сакагучи И, Иноуе М (август 2012 г.). «Фотопереключаемые, ДНК-связывающие спиральные пептиды, собранные с двумя независимо разработанными последовательностями для фоторегуляции и распознавания ДНК». Химия . 18 (32): 9834– 9840. doi :10.1002/chem.201201431. PMID 22767420.
^ ab Бабий О, Афонин С, Бердич М, Рейссер С, Михайлюк П.К., Кубышкин В.С. и др. (март 2014 г.). «Управление биологической активностью с помощью света: циклические пептидомиметики, содержащие диарилетен». Angewandte Chemie . 53 (13): 3392– 3395. doi :10.1002/anie.201310019. PMID 24554486.
^ Zhang Y, Erdmann F, Fischer G (октябрь 2009 г.). «Увеличенное фотопереключение модулирует иммунную сигнализацию». Nature Chemical Biology . 5 (10): 724– 726. doi :10.1038/nchembio.214. PMID 19734911.
^ abc Mart RJ, Errington RJ, Watkins CL, Chappell SC, Wiltshire M, Jones AT и др. (ноябрь 2013 г.). «Биофотонные нанопереключатели, полученные из спирали BH3, регулируют высвобождение цитохрома c в пермеабилизованных клетках». Molecular BioSystems . 9 (11): 2597– 2603. doi : 10.1039/C3MB70246D . PMID 23942570.
^ Mart RJ, Errington RJ, Watkins CL, Chappell SC, Wiltshire M, Jones AT и др. (Ноябрь 2013 г.). «Биофотонные нанопереключатели, полученные из спирали BH3, регулируют высвобождение цитохрома c в пермеабилизованных клетках». Molecular BioSystems . 9 (11): 2597– 2603. doi : 10.1039/C3MB70246D . PMID 23942570.
^ Prischich D, Sortino R, Gomila-Juaneda A, Matera C, Guardiola S, Nepomuceno D и др. (Июль 2024 г.). «In vivo фотоконтроль рецепторов орексина с помощью наномолярного светорегулируемого аналога орексина-B». Cellular and Molecular Life Sciences . 81 (1): 288. doi :10.1007/s00018-024-05308-x. PMC 11335211 . PMID 38970689.
^ Nevola L, Martín-Quirós A, Eckelt K, Camarero N, Tosi S, Llobet A и др. (Июль 2013 г.). «Степлерные пептиды, регулируемые светом, для ингибирования белок-белковых взаимодействий, участвующих в эндоцитозе, опосредованном клатрином». Angewandte Chemie . 52 (30): 7704– 7708. doi :10.1002/anie.201303324. PMID 23775788.
^ Martín-Quirós A, Nevola L, Eckelt K, Madurga S, Gorostiza P, Giralt E (январь 2015 г.). «Отсутствие стабильной вторичной структуры не является ограничением для фотопереключаемых ингибиторов белок-белкового взаимодействия β-аррестина/β-адаптина 2». Химия и биология . 22 (1): 31– 37. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.10.022 . PMID 25615951.
^ Пришич Д., Камареро Н., Энсинар Дель Дедо Дж., Камбра-Пеллеха М., Прат Дж., Невола Л. и др. (октябрь 2023 г.). «Светозависимое ингибирование клатрин-опосредованного эндоцитоза у дрожжей раскрывает консервативные функции комплекса AP2». iScience . 26 (10): 107899. doi :10.1016/j.isci.2023.107899. ПМЦ 10520943 . ПМИД 37766990.
^ Невола Л., Варезе М., Мартин-Кирос А., Мари Г., Экельт К., Горостиса П. и др. (январь 2019 г.). «Направленные нанопереключаемые ингибиторы белок-белковых взаимодействий, участвующих в апоптозе». ХимМедХим . 14 (1): 100–106 . doi :10.1002/cmdc.201800647. PMID 30380184. S2CID 53177026.

[Higuchi-1] Umezawa N, Noro Y, Ukai K, Kato N, Higuchi T (июль 2011 г.). «Фотоконтроль функции пептида: стратегия циклизации остова с фоторасщепляемой аминокислотой». ChemBioChem . 12 (11): 1694– 1698. doi :10.1002/cbic.201100212. PMID 21656633. S2CID 38514167.

[Abell-2] Abell AD, Jones MA, Neffe AT, Aitken SG, Cain TP, Payne RJ и др. (июнь 2007 г.). «Исследование связывающего домена P3 m-calpain с использованием фотопереключаемых диазо- и триазен-дипептидных альдегидов: новые противокатарактные агенты». Journal of Medicinal Chemistry . 50 (12): 2916– 2920. doi :10.1021/jm061455n. PMID 17497840.

[Liskamp-3] Kuil J, van Wandelen LT, de Mol NJ, Liskamp RM (октябрь 2009 г.). «Переключение между низким и высоким сродством к домену Syk tandem SH2 путем облучения азобензола, содержащего пептидомиметики ITAM». Journal of Peptide Science . 15 (10): 685– 691. doi :10.1002/psc.1173. PMID 19714714. S2CID 26093872.

[Woolley-4] Woolley GA, Jaikaran AS, Berezovski M, Calarco JP, Krylov SN, Smart OS и др. (Май 2006 г.). «Обратимый фотоконтроль связывания ДНК с помощью разработанного белка GCN4-bZIP». Биохимия . 45 (19): 6075– 6084. CiteSeerX 10.1.1.555.8745 . doi :10.1021/bi060142r. PMID 16681380.

[Inouye-5] Фудзимото К, Кадзино М, Сакагучи И, Иноуе М (август 2012 г.). «Фотопереключаемые, ДНК-связывающие спиральные пептиды, собранные с двумя независимо разработанными последовательностями для фоторегуляции и распознавания ДНК». Химия . 18 (32): 9834– 9840. doi :10.1002/chem.201201431. PMID 22767420.

[Babii-6] Бабий О, Афонин С, Бердич М, Рейссер С, Михайлюк П.К., Кубышкин В.С. и др. (март 2014 г.). «Управление биологической активностью с помощью света: циклические пептидомиметики, содержащие диарилетен». Angewandte Chemie . 53 (13): 3392– 3395. doi :10.1002/anie.201310019. PMID 24554486.

[Zhang-7] Zhang Y, Erdmann F, Fischer G (октябрь 2009 г.). «Увеличенное фотопереключение модулирует иммунную сигнализацию». Nature Chemical Biology . 5 (10): 724– 726. doi :10.1038/nchembio.214. PMID 19734911.

[kurz1013-8] Mart RJ, Errington RJ, Watkins CL, Chappell SC, Wiltshire M, Jones AT и др. (ноябрь 2013 г.). «Биофотонные нанопереключатели, полученные из спирали BH3, регулируют высвобождение цитохрома c в пермеабилизованных клетках». Molecular BioSystems . 9 (11): 2597– 2603. doi : 10.1039/C3MB70246D . PMID 23942570.

[9] Mart RJ, Errington RJ, Watkins CL, Chappell SC, Wiltshire M, Jones AT и др. (Ноябрь 2013 г.). «Биофотонные нанопереключатели, полученные из спирали BH3, регулируют высвобождение цитохрома c в пермеабилизованных клетках». Molecular BioSystems . 9 (11): 2597– 2603. doi : 10.1039/C3MB70246D . PMID 23942570.

[10] Prischich D, Sortino R, Gomila-Juaneda A, Matera C, Guardiola S, Nepomuceno D и др. (Июль 2024 г.). «In vivo фотоконтроль рецепторов орексина с помощью наномолярного светорегулируемого аналога орексина-B». Cellular and Molecular Life Sciences . 81 (1): 288. doi :10.1007/s00018-024-05308-x. PMC 11335211 . PMID 38970689.

[11] Nevola L, Martín-Quirós A, Eckelt K, Camarero N, Tosi S, Llobet A и др. (Июль 2013 г.). «Степлерные пептиды, регулируемые светом, для ингибирования белок-белковых взаимодействий, участвующих в эндоцитозе, опосредованном клатрином». Angewandte Chemie . 52 (30): 7704– 7708. doi :10.1002/anie.201303324. PMID 23775788.

[12] Martín-Quirós A, Nevola L, Eckelt K, Madurga S, Gorostiza P, Giralt E (январь 2015 г.). «Отсутствие стабильной вторичной структуры не является ограничением для фотопереключаемых ингибиторов белок-белкового взаимодействия β-аррестина/β-адаптина 2». Химия и биология . 22 (1): 31– 37. doi : 10.1016/j.chembiol.2014.10.022 . PMID 25615951.

[pmid37766990-13] Пришич Д., Камареро Н., Энсинар Дель Дедо Дж., Камбра-Пеллеха М., Прат Дж., Невола Л. и др. (октябрь 2023 г.). «Светозависимое ингибирование клатрин-опосредованного эндоцитоза у дрожжей раскрывает консервативные функции комплекса AP2». iScience . 26 (10): 107899. doi :10.1016/j.isci.2023.107899. ПМЦ 10520943 . ПМИД 37766990.

[14] Невола Л., Варезе М., Мартин-Кирос А., Мари Г., Экельт К., Горостиса П. и др. (январь 2019 г.). «Направленные нанопереключаемые ингибиторы белок-белковых взаимодействий, участвующих в апоптозе». ХимМедХим . 14 (1): 100–106 . doi :10.1002/cmdc.201800647. PMID 30380184. S2CID 53177026.