近日，我院刘俊秋教授团队开展的基于含硒人工酶受体调控人工跨膜信号转导取得新进展。相关研究结果以“Regulation of artificial supramolecular transmembrane signaltransduction by selenium-containing artificial enzyme receptors”为题发表在Nano Research (IF: 10.269)。
跨膜信号转导是生命进化的一个重要手段，它通过细胞膜传递基本的化学信息，使细胞对外界环境变化作出反应，并实现细胞间的交流。细胞信号转导在细胞增殖、分化、代谢、迁移和凋亡等多个生物过程中起着至关重要的作用。在生物系统中，一些重要的生化事件是由天然酶受体介导的信号转导引发的。例如，作为强心甾类物质的受体，Na, K-ATP酶与细胞外的特异性配体结合，继而与细胞内的蛋白相互作用触发细胞内信号转导通路的级联反应，从而参与心肌细胞的分化和增殖、肿瘤细胞的凋亡、前破骨细胞的融合等多种生理、病理过程。此外，可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）作为NO受体，与NO配体结合，催化底物鸟苷5′-三磷酸（GTP）转化为二级信号环鸟苷酸单磷酸（cGMP），打开蛋白激酶G（PKG）信号通路，导致血管扩张和其他相关生理过程。因此，基于可调整的人工酶受体的人工超分子信号系统的设计在疾病诊断、药物设计和生物工程等生物医学领域有广泛的应用。

刘俊秋研究团队构建了一个无物质交换的人工信号转导系统，该系统具有含Se的GPx模拟酶受体（图1）。在该人工超分子信号转导系统中，跨膜信号通过易位机制从GPx模拟酶到水解酶依次成功传递和放大。人工信号转导系统的成功制造归功于含Se信号受体作为极性可预测和可操控的GPx模拟酶材料能按需设计的有利特性。该信号转导系统通过GPx模拟酶受体的氧化还原调节在“开”和“关”状态之间交替切换。此外，另一种GSH依赖性酶GST的参与，促进了信号转导系统从“开”和“关”状态的转变。这项工作可能会促进设计更复杂的系统，以便在未来基于不同的人工酶对人工囊泡甚至真实细胞中的连续多酶反应进行时空控制。

图1 含硒人工GPx酶受体调节的人工信号转导系统

杭州师范大学博士后刘盛达为论文的第一作者，材化学院刘俊秋教授、王婷婷博士为论文共同通讯作者，杭州师范大学为第一完成单位。该研究工作得到了国家科技部重点研发计划、国家自然科学基金及杭师大科研启动经费等项目的联合资助。

论文链接：https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4814-4