[发明专利]基于KFERQ序列的蓝光控制蛋白降解系统及其构建方法和应用

说明书

本发明属于生物物理学技术领域，具体涉及一种基于KFERQ序列的蓝光控制蛋白降解系统及其构建方法和应用，该蓝光控制蛋白降解系统包括蓝光控制单元和靶向单元；所述蓝光控制单元由KFERQ序列和LOV2序列重组而成；所述靶向单元为蛋白靶向序列。本发明的蓝光控制蛋白降解系统通过将KFERQ序列、LOV2序列以及内源性蛋白靶向序列重组，并通过利用LOV2结构域的光敏调控特性，提供一种能由蓝光控制的蛋白降解系统，为内源性蛋白降解提供一种新策略。

技术领域

本发明属于生物物理学技术领域，具体涉及一种基于KFERQ序列的蓝光控制蛋白降解系统及其构建方法和应用。

背景技术

有针对性地靶向降解细胞内某些过表达或异常激活的蛋白质是治疗人类肿瘤的十分有前景的方法。已发现的调控一些细胞内蛋白质常见的的降解途径主要包括蛋白酶体途径和溶酶体途径等。一般而言，蛋白酶体通过泛素-蛋白酶体系统(UPS，ubiquitin–proteasome system)消除短寿命的蛋白质和可溶的错误折叠的蛋白质。相反，溶酶体负责降解长寿命的蛋白质，不可溶的蛋白质聚集体，甚至整个细胞器。溶酶体是细胞的主要降解区域，通过内吞、吞噬或自噬接收其降解物质。

截至目前，在高等真核生物中已经描述了三种与自噬相关的途径：大自噬(Macroautophagy)、伴侣介导的自噬(CMA,chaperone-mediated autophagy)和微自噬(Microautophagy)。在CMA中，特定的蛋白质被Hsc70识别，Hsc70与其他伴侣和辅伴侣一起将它们引导到溶酶体的表面，在与LAMP-2A结合后，目标蛋白被转移到溶酶体膜上并被降解。自噬和泛素-蛋白酶体系统都可以通过泛素化降解底物。几种基于细胞自身降解方法靶向特定蛋白质降解的方法已经被逐渐发明，主要有PROTAC(PROteolysis TargetingChimeras)、LYTAC(Lysosome-Targeting Chimaera)、abTAC(Antibody-based PROTAC)和AUTOTAC(AUTOphagy-TArgeting Chimera)等靶向降解策略。因此，基于一种稳定的蛋白降解策略研发出一套能广泛应用的光照控制实现内源性蛋白降解开关效果的系统意义重大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于KFERQ序列的蓝光控制蛋白降解系统及其构建方法和应用，该蓝光控制蛋白降解系统通过将KFERQ序列、LOV2序列以及内源性蛋白靶向序列重组，并通过利用LOV2结构域的光敏调控特性，提供一种能由蓝光控制的蛋白降解系统，为内源性蛋白降解提供一种新策略。

在微自噬中，溶酶体直接吞噬自噬货物并导致其降解。在CMA中，蛋白质由分子伴侣(Hsc70)选择，定位于溶酶体，并直接跨溶酶体膜进行降解。CMA有两个独特的功能：CMA只降解某些蛋白质，而不能降解细胞器；自噬小体的形成在CMA中是不必要的。根据前期研究发现，只要KFERQ序列暴露，KFERQ序列附着的非CMA底物也能服从CMA。因此，我们在本发明中选择利用CMA和微自噬-溶酶体途径作为本发明的降解策略来降解内源蛋白质。