分享一篇發表在ACS Chemical Biology上的文章，題目為：Reengineering of Circularly Permuted Caspase-2 to Enhance Enzyme Stability and Enable Crystallographic Studies. 本文通訊作者是明尼蘇達大學的Michael A Walters教授和Jessica L Fuller博士，Walters教授專注于開發針對重要生物靶點的新型小分子化合物。
Caspase-2 (Casp2) 在阿爾茨海默病?(AD) 中被發現可切割 tau 蛋白形成 Δtau314 片段，這種片段可逆地損害認知和突觸功能。因此，抑制Casp2成為治療AD的潛在有效策略。研究團隊此前已合成并表征了多種肽類和擬肽類抑制劑，這些抑制劑對Casp2表現出高效力和較好的選擇性。然而，Casp2的低表達產量一直阻礙著晶體學實驗，使基于結構的藥物設計面臨重大挑戰。
為獲得易于結晶的Casp2蛋白，研究人員對環狀置換 (cp) Casp2進行了精細結構設計。首先，他們利用ColabFold分析了cpCasp2的結構，發現L5環區域的置信度評分較低，推測這可能是導致結晶困難的關鍵因素。基于這一發現，研究團隊設計了兩類突變體：一類是”缺失突變體”，通過刪除L5中特定氨基酸生成；另一類是”工程化突變體”，通過移除L5區域中圍繞G-S連接子的較大部分（9-10 個殘基），并用更小的、促進轉角形成的殘基（如甘氨酸和脯氨酸）替換，以增強環的穩定性。
隨后，研究人員表達純化了這些突變體，并測定它們與野生型Casp2的酶活性和底物結合能力。結果顯示，這些突變體保持了與原型相似的生物學功能，其中JF1cpCasp2突變體尤為突出——不僅酶活性與cpCasp2相當，動力學模擬還表明其結構穩定性優于cpCasp2，且更易于結晶。基于這些優勢，研究者成功解析了JF1cpCasp2與經典抑制劑AcVDVAD-CHO的共晶結構。
?這項研究通過精準的結構工程，成功獲得了易于結晶且保持原有活性的Casp2突變體，為 Casp2抑制劑的結構導向設計提供了關鍵工具，將顯著推動針對阿爾茨海默病的新型治療策略開發。
本文作者：YSL
責任編輯：LZ
DOI：10.1021/acschembio.4c00795
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acschembio.4c00795
