静电排斥作用去稳定化的多肽探针用于病变胶原蛋白的原位成像

来源：ACS美国化学会

通讯作者: Jianxi Xiao (肖建喜), Junqiang Lei (雷军强), Lanzhou University, China

作者: Xiangdong Cai (蔡向东), Wenyu Wei (魏文宇), Zhao Liu (刘钊), Zhongtian Bai (白仲添), Junqiang Lei (雷军强), Jianxi Xiao (肖建喜)

胶原蛋白是人体中关键的生物标志物，它的异常降解与骨关节炎、动脉粥样硬化、癌症等多种严重疾病息息相关，病变胶原蛋白的靶向检测对这些疾病的诊断和治疗具有重要意义。研究发现，具有(Gly-Pro-Hyp)n序列的多肽探针在处于单链状态时，可以高特异性结合病变胶原蛋白中的解链部分。然而，(Gly-Pro-Hyp)n序列会自发形成三聚体结构，从而完全丧失靶向结合病变胶原蛋白的能力，极大地限制了该探针的临床应用。

近期，兰州大学化学化工学院肖建喜教授和兰州大学第一医院雷军强教授团队，报告了一种通过静电排斥作用抑制(Gly-Pro-Hyp)n序列形成三聚体的新型多肽探针，并应用于结缔组织中病变胶原蛋白的原位成像(图1)。研究人员通过将(Gly-Pro-Hyp)7序列与数个带电荷的氨基酸Asp连接，构建了一系列胶原靶向多肽探针PCTP-Dn (n为Asp的数量)。研究表明，在pH 7.4的条件下，多肽探针PCTP-Dn的三重螺旋结构稳定性随Asp的数量增加而逐渐减弱(图2)。多肽探针PCTP-D6在生理条件下显著保持单链构象，它可以特异性染色大鼠肌腱和尾巴中的病变胶原蛋白(图3)。同时，ROX修饰的PCTP-D6探针可以特异性染色烫伤皮肤组织中的病变胶原蛋白，而不染色正常皮肤组织中的完整胶原蛋白(图4)。并且，该探针成功的用于染色不同病人的多种癌症组织中的病变胶原(图5)。该新型多肽探针可以高效检测不同类型的动物结缔组织和人病理组织中的病变胶原，在胶原相关疾病的机理研究、诊断和治疗中有广泛的应用潜力。

图1. 静电排斥作用去稳定化的多肽探针识别病变胶原蛋白的示意图。图2. 胶原蛋白靶向多肽的热稳定性。系列多肽PCTP，PCTP-D1，PCTP-D2，PCTP-D3， PCTP-D4，PCTP-D5和PCTP-D6在pH 2.7(a, b)和pH 7.4(c, d)时的CD熔解曲线(a, c)和熔解曲线的一阶导数(b, d)。PCTP系列多肽在pH 7.4(红色)和pH 2.7(黑色)下的解链温度(Tm)与Asp个数的关系(e)。

图3. 多肽探针FAM-PCTP-D6和FAM-PCTP染色大鼠肌腱(a-d)和尾巴(e-h)组织切片中病变胶原蛋白的荧光显微照片。

图4. 多肽探针ROX-PCTP-D6 (a, e)、I型胶原靶向多肽探针FAM-ICTP (b, f)和细胞核染料DAPI (c, g)染色大鼠的正常皮肤和烫伤皮肤组织的荧光显微照片。

图5. 多肽探针ROX-PCTP-D6和DAPI染色癌症组织的荧光显微照片。