分享一篇发表在JACS上的文章，本文通讯作者是来自德国马普高分子所的Tanja Weil教授和David Yuen Ng博士。他们课题组主要以创新的合成概念生产功能大分子以解决未来生物医学和材料科学的问题。

    纳米科学对生物学的影响可以通过构建并非内在生物活性的结构来实现（内在生物活性结构，即例如DNA和蛋白质等天然生物大分子）。活细胞内的合成装配就代表了一种可以探索和控制细胞行为的创新性化学工具。作者设想在活细胞中设计一个简单、模块化的方案，直接将非功能性成分组装成功能性结构。这不仅是纳米生物技术的一个重要里程碑，还提供了一个将合成化学与生命过程集成的平台。

    作者设计了两个肽序列，使其经历一系列程序性事件，从细胞摄取、细胞内运输和定位等过程每个阶段都带来不同的结构变化，从而导致细胞内纤维结构的组装，并促进细胞程序性死亡。肽序列中每个合成成分的反应性由其细胞内定位决定，其直接环境决定了其化学反应和随后的运输途径。（紫色细胞示意图）

   如图（分子结构式流程图），该反应过程包括以下3个阶段：第1阶段，即图中过程AB，肽序列进入细胞。反应物连接了一个转运体TAT序列(Trans Activator of Transcription，转录反式激活因子)——该序列源自人类免疫缺陷病毒(HIV)——和一个装配前序列(Depsipeptide)。与此同时，在成功的内吞作用中细胞内囊泡的酸化使TAT序列被水解分离出去，释放促组装序列，该过程由分子中pH依赖的硼酸-水杨酸羟酯络合基团控制，可调控特定pH值下水解并保护肽分子免于聚集。第2阶段即图中过程C，对癌细胞内过氧化物敏感的硼酸笼在H2O2触发下裂解。第3阶段即图中过程DE。由Depsipeptide的O, N -酰基在pH控制下重排触发，产生线性异亮氨酸-丝氨酸-丙氨酸(ISA)自组装基序。由于两组ISA分子中分别在最初设计时带上了促组装基团和荧光基团，因此可以组装产生带有荧光的纤维状结构，并在此过程中触发细胞凋亡。

      在表征阶段，作者通过Annexin V/碘化丙啶试验研究了细胞对体内组装反应的生物学反馈（显微镜图）。Annexin V是一种与磷脂酰丝氨酸结合的蛋白，该蛋白仅在细胞凋亡时位于膜结构的外侧。用合成的两个肽序列处理A549细胞，2 h和4 h后进行检测。在2 h时，Annexin V被发现明显地与细胞膜结合，表明细胞正在发生凋亡（绿色信号）。此时由于碘化丙未能进入细胞，说明细胞膜的完整性仍然保持完整。相反地，在4 h时，由于与DNA的亲和力，在核区观察到碘化丙啶信号（红色信号）。这一观察结果展示了与凋亡相关的细胞膜透性变化过程。

    总得来说，作者通过设计肽序列使其在活细胞内自发程序性反应，实现细胞内超分子组装。该反应平台扩展了纳米技术的领域，通过非天然大分子结构的形成直接影响生命系统。

本文作者：FTY

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05261

原文引用：doi/10.1021/jacs.0c05261

责任编辑：LBW