分享一篇发表在ACS Chemical Biology上的文章，题目为：Reengineering of Circularly Permuted Caspase-2 to Enhance Enzyme Stability and Enable Crystallographic Studies. 本文通讯作者是明尼苏达大学的Michael A Walters教授和Jessica L Fuller博士，Walters教授专注于开发针对重要生物靶点的新型小分子化合物。

Caspase-2 (Casp2) 在阿尔茨海默病 (AD) 中被发现可切割 tau 蛋白形成 Δtau314 片段，这种片段可逆地损害认知和突触功能。因此，抑制Casp2成为治疗AD的潜在有效策略。研究团队此前已合成并表征了多种肽类和拟肽类抑制剂，这些抑制剂对Casp2表现出高效力和较好的选择性。然而，Casp2的低表达产量一直阻碍着晶体学实验，使基于结构的药物设计面临重大挑战。

为获得易于结晶的Casp2蛋白，研究人员对环状置换 (cp) Casp2进行了精细结构设计。首先，他们利用ColabFold分析了cpCasp2的结构，发现L5环区域的置信度评分较低，推测这可能是导致结晶困难的关键因素。基于这一发现，研究团队设计了两类突变体：一类是”缺失突变体”，通过删除L5中特定氨基酸生成；另一类是”工程化突变体”，通过移除L5区域中围绕G-S连接子的较大部分（9-10 个残基），并用更小的、促进转角形成的残基（如甘氨酸和脯氨酸）替换，以增强环的稳定性。

随后，研究人员表达纯化了这些突变体，并测定它们与野生型Casp2的酶活性和底物结合能力。结果显示，这些突变体保持了与原型相似的生物学功能，其中JF1cpCasp2突变体尤为突出——不仅酶活性与cpCasp2相当，动力学模拟还表明其结构稳定性优于cpCasp2，且更易于结晶。基于这些优势，研究者成功解析了JF1cpCasp2与经典抑制剂AcVDVAD-CHO的共晶结构。

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这项研究通过精准的结构工程，成功获得了易于结晶且保持原有活性的Casp2突变体，为 Casp2抑制剂的结构导向设计提供了关键工具，将显著推动针对阿尔茨海默病的新型治疗策略开发。

本文作者：YSL

责任编辑：LZ

DOI：10.1021/acschembio.4c00795

原文链接：https://doi.org/10.1021/acschembio.4c00795