Phage-assisted evolution of botulinum neurotoxin proteases with reprogrammed specificity.
Phage-assisted evolution of botulinum neurotoxin proteases with reprogrammed specificity.
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DOI：
10.1126/science.abf5972
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发表时间：
2021-02-19
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Liu DR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Blum TR;Liu H;Packer MS;Xiong X;Lee PG;Zhang S;Richter M;Minasov G;Satchell KJF;Dong M;Liu DR
虽然定制的序列特异性蛋白酶具有推进生物技术和医学的潜力，但产生具有定制切割特异性的蛋白酶仍然是一个重大挑战。我们开发了一个噬菌体辅助蛋白酶进化系统，同时积极和消极的选择，并将其应用于三个肉毒杆菌神经毒素（BoNT）轻链蛋白酶。我们将BoNT/X蛋白酶进化成优先切割VAMP 4和Ykt 6的单独变体，进化BoNT/F蛋白酶以选择性地切割非天然底物VAMP 7，并且进化BoNT/E蛋白酶以切割神经元中的PTEN但不切割任何天然BoNT蛋白酶底物。进化的蛋白酶在特异性上显示出很大的变化（218倍至> 11，000，000倍），并且可以保留它们形成自我递送到初级神经元中的全毒素的能力。这些发现为重编程蛋白酶以选择性地切割治疗感兴趣的新靶标建立了通用平台。噬菌体辅助进化重新编程肉毒杆菌神经毒素蛋白酶，以选择性地切割体外和神经元中的生物医学感兴趣的蛋白质。
While bespoke sequence-specific proteases have the potential to advance biotechnology and medicine, generating proteases with tailor-made cleavage specificities remains a major challenge. We developed a phage-assisted protease evolution system with simultaneous positive and negative selection, and applied it to three botulinum neurotoxin (BoNT) light-chain proteases. We evolved BoNT/X protease into separate variants that preferentially cleave VAMP4 and Ykt6, evolved BoNT/F protease to selectively cleave the non-native substrate VAMP7, and evolved BoNT/E protease to cleave PTEN but not any natural BoNT protease substrate in neurons. The evolved proteases display large changes in specificity (218- to >11,000,000-fold) and can retain their ability to form holotoxins that self-deliver into primary neurons. These findings establish a versatile platform for reprogramming proteases to selectively cleave new targets of therapeutic interest. Phage-assisted evolution reprograms botulinum neurotoxin proteases to selectively cleave proteins of biomedical interest in vitro and in neurons.
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影响因子：
4
作者：
Hill ME;MacPherson DJ;Wu P;Julien O;Wells JA;Hardy JA
通讯作者：
Hardy JA
DOI：
10.1073/pnas.0903111106
发表时间：
2009-06-09
影响因子：
11.1
作者：
Chen, Sheng;Barbieri, Joseph T.
通讯作者：
Barbieri, Joseph T.
DOI：
10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
影响因子：
2.2
作者：
Emsley, P;Cowtan, K
通讯作者：
Cowtan, K
影响因子：
16.6
作者：
Badran AH;Liu DR
通讯作者：
Liu DR
影响因子：
64.8
作者：
Breidenbach, MA;Brunger, AT
通讯作者：
Brunger, AT