An artificial protein modulator reprogramming neuronal protein functions

重编程 细胞生物学 生物 计算生物学 神经科学 生物化学 基因
作者
Peihua Lin,Bo Zhang,Huaicheng Yang,Shengfei Yang,Pengpeng Xue,Ying Chen,Shiyi Yu,Jichao Zhang,Yixiao Zhang,Liwei Chen,Chunhai Fan,Fangyuan Li,Daishun Ling
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:15 (1)
标识
DOI:10.1038/s41467-024-46308-6
摘要

Abstract Reversible protein phosphorylation, regulated by protein phosphatases, fine-tunes target protein function and plays a vital role in biological processes. Dysregulation of this process leads to aberrant post-translational modifications (PTMs) and contributes to disease development. Despite the widespread use of artificial catalysts as enzyme mimetics, their direct modulation of proteins remains largely unexplored. To address this gap and enable the reversal of aberrant PTMs for disease therapy, we present the development of artificial protein modulators (APROMs). Through atomic-level engineering of heterogeneous catalysts with asymmetric catalytic centers, these modulators bear structural similarities to protein phosphatases and exhibit remarkable ability to destabilize the bridging μ 3 -hydroxide. This activation of catalytic centers enables spontaneous hydrolysis of phospho-substrates, providing precise control over PTMs. Notably, APROMs, with protein phosphatase-like characteristics, catalytically reprogram the biological function of α-synuclein by directly hydrolyzing hyperphosphorylated α-synuclein. Consequently, synaptic function is reinforced in Parkinson’s disease. Our findings offer a promising avenue for reprogramming protein function through de novo PTMs strategy.

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