Estabilidade da proteínaÉ um fator-chave que afeta sua função, dobragem e degradação, e medir a estabilidade das proteínas diretamente dentro de células vivas tem sido um desafio em estudos experimentais. Os métodos tradicionais tendem a ser complexos, demorados e difíceis de obter resultados quantitativos em células vivas. Biosensores baseados em péptidos internos (Intein) oferecem novas ideias para resolver esse problema.

Princípios dos biosensores peptídicos

Os péptidos internos são uma classe de sequências de polipéptidos auto-clipáveis ​​presentes em proteínas hospedeiras que podem se remover por meio de uma reação de clipe de proteína auto-catalítica e reconectar os péptidos externos em ambos os extremos para formar proteínas maduras. Devido à sua capacidade de reorganização precisa de ligações peptídicas, os péptidos contidos têm sido amplamente utilizados na engenharia de proteínas. Os péptidos contidos em alguns micróbios também podem induzir estímulos ambientais como metais, calor e estresse oxidativo como componentes sensores que regulam a função das proteínas. Com base nisso, os pesquisadores desenvolveram vários sistemas de relatório dependentes de corte para triagem de inibidores de corte ou construção de biosensores.

Aplicações de biosensores com péptidos na monitorização da estabilidade das proteínas

Em 2025, a equipe de Christopher W. Lennon da Universidade Estadual de Murray desenvolveu um biosensor baseado em péptidos para monitoramento em tempo real da estabilidade das proteínas dentro de células vivas. O núcleo deste método é inserir a proteína alvo dentro do péptido contido, em vez de se fundir diretamente com a proteína de relatório, evitando eficazmente a interferência da proteína alvo na estrutura e função da proteína de relatório. Restaurar a função do gene de resistência aos aminoglicosídeos (KanR) através do corte permite que a atividade de corte esteja diretamente relacionada à sobrevivência celular, facilitando a avaliação da estabilidade das proteínas através de curvas de crescimento.

Especificamente, o método utiliza a propriedade de corte espontâneo de péptidos contidos em condições específicas para vincular diretamente a estabilidade da proteína alvo à eficiência de corte, permitindo uma avaliação quantitativa da estabilidade da proteína in vivo. Quando a proteína alvo é estável, o corte do péptido contido é altamente eficiente, a função KanR é restaurada e as células sobrevivem em meio contendo antibióticos; Em vez disso, quando a proteína alvo é instável, o corte do péptido contido é ineficiente, a função KanR não pode ser recuperada e as células morrem. Ao monitorar a taxa de sobrevivência celular, a estabilidade da proteína alvo pode ser avaliada indiretamente.

Realização de análises de alto fluxo

Este método tem potencial para análise de alto fluxo. A estabilidade da proteína de várias amostras pode ser monitorada ao mesmo tempo, cultivando células em placas microporosas separadamente com diferentes mutantes ou sob diferentes condições de tratamento. Além disso, a combinação de sistemas automatizados de tratamento de líquidos e tecnologia de sequência de alto fluxo permite melhorar ainda mais o fluxo analítico.

Perspectivas de aplicação

Biosensores baseados em péptidos contêm amplas perspectivas de aplicação no monitoramento da estabilidade das proteínas:

Avaliação rápida do impacto das mutações na estabilidade das proteínas: através da inserção de mutantes dentro do péptido contido, as mutações-chave que afetam a estabilidade das proteínas podem ser rapidamente selecionadas.

Triagem de medicamentos: ao monitorar as mudanças na estabilidade das proteínas após o tratamento de medicamentos, o impacto dos medicamentos na função das proteínas pode ser avaliado, fornecendo uma base importante para o desenvolvimento de medicamentos.

Otimização da expressão da proteína parceira: ao monitorar o efeito da expressão da proteína parceira na estabilidade da proteína alvo, as condições de expressão da proteína parceira podem ser otimizadas e a produtividade da proteína recombinante melhorada.

Triagem de compostos de pequenas moléculas: identificando compostos de pequenas moléculas que afetam a estabilidade das proteínas ou a reação de corte, seus mecanismos de ação podem ser explorados para fornecer compostos candidatos para o desenvolvimento de novos medicamentos.

conclusão

Biosensores baseados em péptidos internos para células vivasEstabilidade da proteínaO monitoramento em tempo real oferece um novo paradigma. Este método tem as vantagens de fácil operação, alto fluxo e precisão quantitativa, e tem amplas perspectivas de aplicação em áreas como pesquisa de estabilidade de proteínas, triagem de medicamentos e produção de proteínas recombinantes. À medida que a tecnologia continua a evoluir, os biosensores baseados em péptidos contêm promessas para desempenhar um papel maior na pesquisa em ciências da vida e na indústria biomédica.