介绍一篇刚刚发表在Chem上的文章，题目为ReCHEMbinant stapling enhances intracellular delivery and bioactivity of engineered protein inhibitors。通讯作者是来自莱登大学的Sebastian J. Pomplun，他的研究方向主要为药物设计及高通量筛选。

蛋白质药物一直被视为极具潜力的治疗工具，但绝大多数蛋白质药物难以有效进入细胞内部，因此如何将蛋白质安全高效地送达细胞内部一直是现代药物研发的前沿挑战。过去，科学家们尝试过多种方法护送蛋白质进入细胞。例如，给蛋白质融合一段细胞穿透肽（CPP），但这类方法常伴随非特异性毒性、血清稳定性差等问题。另一种思路是将蛋白质“迷你化”，设计成模拟其功能片段的小肽，并通过化学交联稳定其结构。然而，小肽往往难以复现全长蛋白质的复杂结构和高效特异性。因此本文作者希望既能保留全长蛋白质的完整功能，又能赋予其强大的细胞穿透力。因此，本文作者将目光投向了蛋白质化学稳定化技术，特别是α-螺旋肽的“stapling”（搭扣）技术。该技术通过在肽链上间隔特定位置（如i, i+4或i, i+7）引入一对可发生交联反应的氨基酸（如半胱氨酸），再使用小分子交联剂将其共价连接，形成一个刚性的“搭扣”。这不仅能稳定蛋白质的螺旋结构，防止其被蛋白酶降解，还能通过增加疏水性等方式促进其穿透细胞膜。

本文的核心创新在于，将上述化学搭扣理念系统性地应用于完整的、重组表达的全长蛋白质上，而非短肽。研究团队为此建立了一套名为“ReCHEMbinant”的标准化流程：首先通过理性设计，以MYC转录因子抑制剂Omomyc为模板，利用结构生物学信息，在不影响其DNA结合功能面的区域，精心挑选出适合进行i, i+4或i, i+7搭扣的位点。然后通过定点突变，将这些选定位点的氨基酸密码子替换为半胱氨酸密码子，纯化这些含有成对半胱氨酸的蛋白质变体后使用双功能交联剂（如4,4‘-双（溴甲基）联苯用于i, i+7搭扣）与蛋白质上的半胱氨酸对发生特异性反应，形成共价“化学搭扣”，从而得到结构稳定化的“HeloMYC”系列蛋白。

经过这一系列改造，获得的HeloMYC蛋白展现出了一系列优异的特性：从结构稳定与结合力上，圆二色谱分析证实，化学搭扣有效稳定了蛋白质的α-螺旋结构。电泳迁移率变动分析表明，最佳变体HeloMYC-1421与靶DNA的结合亲和力比未修饰的Omomyc提高了2-3倍。从血清稳定性上，在10%人血清中，HeloMYC-1421的半衰期约为4.8小时，远高于Omomyc的1.3小时，这意味着其在体内环境中能更持久地存在。

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更重要的是，荧光标记实验直观显示，HeloMYC-1421被细胞摄取的效率显著高于原始Omomyc，且随时间推移能有效进入细胞质和细胞核。这直接解释了其为何在细胞内活性测试中表现卓越。并且该分子保留了抑制MYC活性的高效性，在亚微摩尔浓度下就能有效抑制MYC的转录活性，效果远超未修饰的Omomyc.

综上所述，reCHEMbinant stapling技术代表了一种优雅的化学生物学融合创新，它验证了一个模块化、可推广的蛋白质工程平台，为构建多功能蛋白质偶联药物打开了大门。

本文作者：LYC

责任编辑：MB

DOI：10.1016/j.chempr.2025.102839

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chempr.2025.102839