介绍一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章“A genetically encoded selection for amyloid-β oligomer binders”，通讯作者是来自威斯康星大学麦迪逊分校的Tina Wang教授，她的主要研究兴趣是通过蛋白质工程和定向进化研究神经退行性疾病中的蛋白质错误折叠。

在本文中，作者建立了一种可识别天然Aβ寡聚体（AβO）的大肠杆菌生物传感器，用于发现和改进具有高效率的AβO结合剂。

可溶性淀粉样蛋白β寡聚物（amyloid-β oligomers, AβO）是阿尔茨海默病神经毒性的来源，识别这些物种的结合蛋白可能在诊断和治疗应用中具有很高的实用性。然而，由于低聚物的寿命短且在正常大脑中浓度低，鉴定和发现AβO结合剂具有挑战性。因此，本文作者在大肠杆菌中构建了如下的核心基因回路：将Aβ42与转录因子cCadC融合，当AβO形成时，会诱导cCadC寡聚化并激活报告基因（荧光素酶luxAB或氯霉素抗性基因cat）；而AβO的结合剂理论上可以稳定该寡聚物的稳定性，提升报告基因信号。

完成上述回路的开发构建后，作者首先测试了已知AβO结合剂的效果。结果中可以观察到，仅AβO结合蛋白（如DesAb-O、B10）激活传感器，单体/纤维结合剂则无效；相反，对于较为通用的已知AβO结合蛋白（SXkmer-YLTIRLM）能显著增强野生型Aβ42表达菌株的荧光信号，而对于Aβ42突变体Aβ42-F20S和L35P则无信号，证实了该体系的确可以较高效准确地识别AβO结合剂的结合作用。随后，作者通过丙氨酸突变扫描的方法，解析了已知AβO结合蛋白的关键结合位点，结果中可以看到SXkmer环区中的疏水残基L49、I51、L53对结合至关重要。且其中的M54突变后荧光信号略有上升，说明该序列很可能存在进一步提升的空间。

随后，作者将该体系进行拓展，用于发现新型AβO结合蛋白。在回路中，作者通过抗生素筛选高活性突变体，在输入的10⁹突变库中获得3个候选序列，并验证了其中特异性最好的VKLVCVV，发现其结合活性相对于此前的YLTIRLM提升近20倍。作者还通过降低诱导剂水平的方法深度挖掘出了更高亲和力的突变体。

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最后，作者通过该体系验证了Aβ42上哪些蛋白对于和互作蛋白结合较为关键，在Aβ42突变体的响应结果中可以观察到V18N显著降低新结合蛋白活性，提示V18为关键互作位点。

总的来说，本文开发了一种筛选体系，用于测试淀粉样蛋白β寡聚物的结合剂。该流程实现了从工具开发到机制解析再到候选药物发现的闭环，为神经退行性疾病治疗提供了高特异性的AβO干预策略。

本文作者：FTY

责任编辑：MB

DOI：10.1038/s41589-025-01975-4

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-025-01975-4