一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼及制备方法和应用与流程

本发明属于纳米生物，具体涉及一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼及制备方法和应用。

背景技术：

1、基于纳米粒子的递送系统通常由合成聚合物、无机纳米材料和衍生自各种生物源的生物材料制备。蛋白笼是具有明确定义的中空球形结构的基于蛋白质的超分子复合物。蛋白笼，包括铁蛋白、封装蛋白和热休克蛋白等，是由有限数量的亚基的多个拷贝精确地自我组装而成的，这形成了高度对称和大小均匀的结构。蛋白笼的内腔室已用于封装、附着和合成有机和无机材料，在生物医学方面提供了广泛的可能应用，包括医学成像和药物传递等。蛋白笼具有较高的稳定性，一旦组装完成，很难再次打开进而释放内部封装的客体分子或药物，这极大程度上限制了蛋白笼在客体分子或药物递送和可控释放上的使用。因此，开发动态可控的蛋白笼能够对机体内的特定环境作出反应并启动可控笼分解，对于客体分子或药物递送和可控释放具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼及制备方法和应用。本发明所述蛋白笼能够用于笼内部封装药物的有效递送和可控释放，保护内部封装的客体分子或药物免受外界条件的侵害，在机体的特定部位通过对蛋白酶的识别切割作出分解反应，进而在靶部位有效释放内部封装的药物。

2、本发明提供了一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的各亚基交界面的loop区，插入所述蛋白酶的特异性识别切割基序。

3、优选的是，用于构建所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的基础蛋白笼包括但不限于来自thermotogamaritima的60聚体封装蛋白tm、来自pyrococcus furiosus的180聚体封装蛋白pf、来自quasibacillusthermotolerans的420聚体封装蛋白qt、来自pyrococcusfuriosus的24聚体铁蛋白f301或来自aquifex aeolicus的60聚体蛋白笼aals。

4、优选的是，当用于构建所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的基础蛋白笼为来自pyrococcusfuriosus的24聚体铁蛋白f301时，所述蛋白酶的特异性识别切割基序插入的具体位置为f301各亚基的第70-71氨基酸之间。

5、优选的是，所述蛋白酶包括弗林蛋白酶、基质金属蛋白酶9或天冬酰胺内肽酶；所述弗林蛋白酶的特异性识别切割基序的氨基酸序列如seq id no.1所示，所述基质金属蛋白酶9的特异性识别切割基序的氨基酸序列如seq id no.3所示，所述天冬酰胺内肽酶的特异性识别切割基序的氨基酸序列如seq id no.5所示。

6、优选的是，当所述蛋白酶为弗林蛋白酶时，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的氨基酸序列如seq id no.2所示；当所述蛋白酶为基质金属蛋白酶9时，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的氨基酸序列如seq id no.4所示；当所述蛋白酶为天冬酰胺内肽酶时，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的氨基酸序列如seq id no.6所示。

7、本发明还提供了一种用于制备由蛋白酶触发分解的蛋白笼的表达载体，所述表达载体含有编码上述技术方案所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的核苷酸序列。

8、本发明还提供了一种用于制备由蛋白酶触发分解的蛋白笼的重组菌株，所述重组菌株含有上述技术方案所述的表达载体。

9、本发明还提供了所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的制备方法，包括以下步骤：

10、将编码上述技术方案所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的核苷酸序列构建到表达载体上，转化宿主菌，培养，诱导，收获细胞，提取纯化蛋白，获得所述蛋白笼。

11、本发明还提供了上述技术方案所述蛋白笼或上述技术方案所述表达载体或上述技术方案所述重组菌株或上述技术方案所述制备方法制备得到的蛋白笼在制备用于客体分子或药物递送和可控释放的产品中的应用。

12、本发明还提供了基于上述技术方案所述蛋白笼或上述技术方案所述表达载体或上述技术方案所述重组菌株或上述技术方案所述制备方法制备得到的蛋白笼制备的用于客体分子和/或药物递送和可控释放的产品，所述产品的制备方法包括以下步骤：将所述蛋白笼加热或调整酸碱度，得到预处理的蛋白笼；将所述预处理的蛋白笼与客体分子和/或药物混合，恢复原有的温度或酸碱度，得到用于客体分子和/或药物递送和可控释放的产品。

13、本发明提供了一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼。本发明通过将蛋白酶的特异性识别切割位点安装在蛋白笼表面，设计蛋白酶触发蛋白笼分解的药物封装系统，克服了蛋白笼封装系统在体内无法有效释放内部封装客体分子和/或药物的缺陷；本发明构建的蛋白酶触发蛋白笼分解系统可在原核或真核系统中快速、简单生产，具有较高的经济性。本发明所述蛋白笼能够用于笼内部封装客体分子和/或药物的有效递送和可控释放，一方面保护内部封装的客体分子和/或药物免受外界极端条件的侵害，另一方面在机体的特定部位通过对蛋白酶的识别切割作出分解反应，进而在靶部位有效释放内部封装的客体分子和/或药物。

技术特征：

1.一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼，其特征在于，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的各亚基交界面的loop区，插入所述蛋白酶的特异性识别切割基序。

2.根据权利要求1所述的由蛋白酶触发分解的蛋白笼，其特征在于，用于构建所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的基础蛋白笼包括来自thermotogamaritima的60聚体封装蛋白tm、来自pyrococcusfuriosus的180聚体封装蛋白pf、来自quasibacillusthermotolerans的420聚体封装蛋白qt、来自pyrococcusfuriosus的24聚体铁蛋白f301或来自aquifexaeolicus的60聚体蛋白笼aals。

3.根据权利要求2所述的由蛋白酶触发分解的蛋白笼，其特征在于，当用于构建所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的基础蛋白笼为来自pyrococcusfuriosus的24聚体铁蛋白f301时，所述蛋白酶的特异性识别切割基序插入的具体位置为f301各亚基的第70-71氨基酸之间。

4.根据权利要求3所述的由蛋白酶触发分解的蛋白笼，其特征在于，所述蛋白酶包括弗林蛋白酶、基质金属蛋白酶9或天冬酰胺内肽酶；所述弗林蛋白酶的特异性识别切割基序的氨基酸序列如seq id no.1所示，所述基质金属蛋白酶9的特异性识别切割基序的氨基酸序列如seq id no.3所示，所述天冬酰胺内肽酶的特异性识别切割基序的氨基酸序列如seqid no.5所示。

5.根据权利要求4所述的由蛋白酶触发分解的蛋白笼，其特征在于，当所述蛋白酶为弗林蛋白酶时，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的氨基酸序列如seq id no.2所示；当所述蛋白酶为基质金属蛋白酶9时，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的氨基酸序列如seq id no.4所示；当所述蛋白酶为天冬酰胺内肽酶时，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的氨基酸序列如seq id no.6所示。

6.一种用于制备由蛋白酶触发分解的蛋白笼的表达载体，所述表达载体含有编码权利要求1～5任一项所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的亚基的核苷酸序列。

7.一种用于制备由蛋白酶触发分解的蛋白笼的重组菌株，其特征在于，所述重组菌株含有权利要求6所述的表达载体。

8.权利要求1～5任一项所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的制备方法，包括以下步骤：

9.权利要求1～5任一项所述蛋白笼或权利要求6所述表达载体或权利要求7所述重组菌株或权利要求8所述制备方法制备得到的蛋白笼在制备用于客体分子和/或药物递送和可控释放的产品中的应用。

10.基于权利要求1～5任一项所述蛋白笼或权利要求6所述表达载体或权利要求7所述重组菌株或权利要求8所述制备方法制备得到的蛋白笼制备的用于客体分子和/或药物递送和可控释放的产品，所述产品的制备方法包括以下步骤：将所述蛋白笼加热或调整酸碱度，得到预处理的蛋白笼；将所述预处理的蛋白笼与客体分子和/或药物混合，恢复原有的温度或酸碱度，得到用于客体分子和/或药物递送和可控释放的产品。

技术总结
本发明属于纳米生物技术领域，涉及一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼及制备方法和应用。本发明提供了一种由蛋白酶触发分解的蛋白笼，所述由蛋白酶触发分解的蛋白笼的各亚基交界面的loop区，插入所述蛋白酶的特异性识别切割基序。本发明所述蛋白笼能够用于笼内部封装客体分子或药物的有效递送和可控释放，保护内部封装的客体分子或药物免受外界极端条件的侵害，在机体的特定部位通过对蛋白酶的识别切割作出分解反应，进而在靶部位有效释放内部封装的客体分子或药物。

技术研发人员：陈泽良,张劲松,范首东,祁安东
受保护的技术使用者：东沃同泰（凤城）生物工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17