推荐一篇发表在上的Nature Chemical Biology上的文章“Distinct phases of cellular signaling revealed by time-resolved protein synthesis”，通讯作者是来自普林斯顿大学的Tom W. Muir教授，其研究方向是开发分子遗传学工具用于研究蛋白质功能。
细胞表型的改变是由参与信号转导和基因调控的蛋白质活性调控的，而这些蛋白质的活性往往存在动态变化。若想要了解这些变化如何通过相关的分子途径传播直到改变细胞表型，则需要开发在相关时间尺度上运行的工具，例如非天然光脱笼氨基酸体系的研发。在本文中，作者设计了一种邻近触发的蛋白质反式（trans）剪接技术（proximity-triggered protein trans-splicing technology），该策略允许靶蛋白在小分子触发下发生活性剧变，从而改变细胞定位和催化活性等性能。
该策略的设计如下：将互补的内含肽（intein）分裂后获得两段N端和C端内含肽（分别为 IntN 和 IntC），并将两端分别连接在分裂的目标蛋白（extein）两侧结构域上。在一般情况下，目标蛋白的两侧结构域处于无活性（CAGE）状态。此外，内含肽上还分别连接了雷帕霉素结合蛋白FPBK和FRB。当人工控制在系统中加入雷帕霉素或类似物后，FPBK-FBR与小分子形成三元复合物，实现空间上的接触，两段内含肽也随之靠近，发生结构域交换重排并触发内含肽与目标蛋白间的剪接，最终获得目标蛋白的剪接产物，即可触发其原本的有效活性。
在开发了上述体系后，作者将其应用于多种需要时间调控的研究体系。首先是利用该系统控制靶蛋白的组装和细胞定位，例如与癌症基因表达失调相关的大型肿瘤融合蛋白，在剪接后才可以顺利从细胞质转移入核。其次，利用该体系调控酶的活性，例如肿瘤融合蛋白BCR-ABL，其具有酪氨酸激酶活性，通过对其酶活的抑制-激活可以驱动慢性粒细胞白血病作为治疗模型。最后，作者使用DNAJ-PKAc作为模型蛋白，探究其诱导的动态细胞磷酸化事件，揭示了其生成后磷酸化的不同时间阶段，包括MAPK信号传导，这些数据提供了对肿瘤融合和癌症转化之间潜在分子联系的见解。
总的来说，本文开发了使用笼状分裂内含肽在翻译后水平上控制蛋白质功能的策略，并将该系统用于不同时空分辨蛋白质调控及其功能的研究。
原文引用：DOI: 10.1038/s41589-024-01677-3
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41589-024-01677-3
