為大家分享一篇摘自Nature communications上的“Synthetic molecular evolution of hybrid cell?penetrating peptides”。肽和肽的類似物，如肽核酸(PNA)是一種很有前途的治療工具和治療方法，但細胞膜仍然是細胞內靶點的障礙。通過結合細胞穿透肽(CPPs），如pTat48-60(tat)和pAntp43-68（滲透蛋白），來促進傳遞；但穿膜的效率依舊很低。因此本文使用合成分子進化(SME)來識別具有功能增強的CPPs，以此顯著提高肽輸送入細胞的能力。
為了解決肽、PNA和PMO貨物固有的傳遞問題，細胞穿透肽(CPPs)已經顯示出了能夠將這些與細胞無關的貨物運輸到細胞質或核目標的載體。然而，仍然需要具有更高效率、更低的有效治療濃度、降低細胞毒性和替代作用機制的CPPs。盡管需要改進CPPs，但由于缺乏明確的序列-結構-功能關系的相關規則，合理的設計依舊具有挑戰性。在這項工作中，作者利用合成分子進化(SME)鑒定了具有有用特性的增益產出的CPPs。SME是一個設計合理的組合庫迭代的過程，該庫探索已知模板周圍的序列空間，并垂直篩選這些迭代庫，以找到顯示功能有所增益的成員。它能夠利用已知信息，并通過合理地引入整個模板序列中特定位置的限制性氨基酸變異性，同時測試多個變體。
SME是用來識別能夠有效地將PNA、肽和其他物質運送到活細胞的CPP序列。PNAs是一種合成的核酸類似物，具有一個肽鍵連接的N-（2-氨基乙基）甘氨酸主鏈，而堿基(A/T/C/G)通過亞甲基碳基鍵連接。這些分子具有抗酶降解能力，利用沃森-克里克堿基配對以高特異性和高親和力的互補核酸，容易的將其結合到氨基酸序列上。
本文中，作者根據e pTat48–60 (tat)?和?pAntp43–68滲透蛋白這兩種著名的細胞穿透肽的序列創建了一個雜交文庫。雖然每個父序列都是一個CPP，但它們的作用機制不同，使混合庫能夠探索一個廣泛的機制空間。通過SME篩選了PNA傳遞效率，鑒定出PDEP子序列在低濃度下PNA傳遞效率顯著提高，且顯著優于兩個親本序列。結合于多肽、 PNAs、PMOs或其他貨物上的PDEPs可能是強大的生物技術工具。
總之，本文作者使用了SME來識別功能獲得的CPPs，并顯著提高了將PNA、肽和其他物質運送到培養細胞的能力。因此，SME被證明是一種強大的快速改進現有功能肽序列的技術，不僅在CPPs和傳遞領域，在所有生物活性肽的研究領域都有著較好的運用前景。它們還可能包括快速和高效的治療傳遞策略，在各種細胞類型中以低微摩爾濃度發揮作用，并具有低細胞毒性。更廣泛地說，SME再次顯示是一種高效的肽序列優化方法。
本文作者：FJY
責任編輯：FJY
DOI：10.1038/s41467-018-04874-6
