为大家分享一篇摘自Nature communications上的“Synthetic molecular evolution of hybrid cell penetrating peptides”。肽和肽的类似物，如肽核酸(PNA)是一种很有前途的治疗工具和治疗方法，但细胞膜仍然是细胞内靶点的障碍。通过结合细胞穿透肽(CPPs），如pTat48-60(tat)和pAntp43-68（渗透蛋白），来促进传递；但穿膜的效率依旧很低。因此本文使用合成分子进化(SME)来识别具有功能增强的CPPs，以此显著提高肽输送入细胞的能力。

为了解决肽、PNA和PMO货物固有的传递问题，细胞穿透肽(CPPs)已经显示出了能够将这些与细胞无关的货物运输到细胞质或核目标的载体。然而，仍然需要具有更高效率、更低的有效治疗浓度、降低细胞毒性和替代作用机制的CPPs。尽管需要改进CPPs，但由于缺乏明确的序列-结构-功能关系的相关规则，合理的设计依旧具有挑战性。在这项工作中，作者利用合成分子进化(SME)鉴定了具有有用特性的增益产出的CPPs。SME是一个设计合理的组合库迭代的过程，该库探索已知模板周围的序列空间，并垂直筛选这些迭代库，以找到显示功能有所增益的成员。它能够利用已知信息，并通过合理地引入整个模板序列中特定位置的限制性氨基酸变异性，同时测试多个变体。

SME是用来识别能够有效地将PNA、肽和其他物质运送到活细胞的CPP序列。PNAs是一种合成的核酸类似物，具有一个肽键连接的N-（2-氨基乙基）甘氨酸主链，而碱基(A/T/C/G)通过亚甲基碳基键连接。这些分子具有抗酶降解能力，利用沃森-克里克碱基配对以高特异性和高亲和力的互补核酸，容易的将其结合到氨基酸序列上。

本文中，作者根据e pTat48–60 (tat) 和 pAntp43–68渗透蛋白这两种著名的细胞穿透肽的序列创建了一个杂交文库。虽然每个父序列都是一个CPP，但它们的作用机制不同，使混合库能够探索一个广泛的机制空间。通过SME筛选了PNA传递效率，鉴定出PDEP子序列在低浓度下PNA传递效率显著提高，且显著优于两个亲本序列。结合于多肽、 PNAs、PMOs或其他货物上的PDEPs可能是强大的生物技术工具。

总之，本文作者使用了SME来识别功能获得的CPPs，并显著提高了将PNA、肽和其他物质运送到培养细胞的能力。因此，SME被证明是一种强大的快速改进现有功能肽序列的技术，不仅在CPPs和传递领域，在所有生物活性肽的研究领域都有着较好的运用前景。它们还可能包括快速和高效的治疗传递策略，在各种细胞类型中以低微摩尔浓度发挥作用，并具有低细胞毒性。更广泛地说，SME再次显示是一种高效的肽序列优化方法。

本文作者：FJY

责任编辑：FJY

DOI：10.1038/s41467-018-04874-6