RX重复肽与核酸的相分离

《Chemistry – An Asian Journal》：Phase Separation of RX Repeat Peptides with Nucleic Acids

生物分子液-液相分离（LLPS）在细胞器功能调控中起关键作用，其分子机制与G4 DNA及富含精氨酸/甘氨酸（RG）的蛋白质相互作用密切相关。本研究通过甘氨酸替换为丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸和酪氨酸合成RX重复肽，发现RP/RA肽促进与G4 DNA的LLPS，而RY肽诱导液-固相分离（LSPS），RV肽无DNA时亦自发聚集。揭示侧链大小、亲脂性及芳香性对LLPS/LSPS能力与选择性的关键调控作用，为理性设计相分离肽类提供新机制。

　　

摘要

生物分子液-液相分离（LLPS）在无膜细胞结构的形成中起着关键作用，这些结构调控着多种细胞过程。核酸的LLPS背后的一个关键分子机制是DNA和RNA的G-四聚体（G4）结构与内在无序蛋白质（尤其是富含精氨酸和甘氨酸的RGG/RG蛋白）之间的相互作用。虽然精氨酸残基在LLPS中的作用已得到广泛研究，但关于另一种常见残基——甘氨酸的作用的研究却相对较少。在本研究中，我们通过将G残基替换为丙氨酸（A）、脯氨酸（P）、缬氨酸（V）和酪氨酸（Y），生成了一系列RX重复序列肽，系统地探讨了这些残基的影响。使用形成G4结构、双链结构以及随机卷曲结构的DNA寡核苷酸进行的浊度测定和显微镜观察表明，RP和RA肽能够增强G4 DNA的LLPS效应（相较于RG肽）。相比之下，RY肽虽然能够与G4 DNA发生LLPS，但会促进液-固相分离（LSPS），同时也能与随机卷曲结构和双链DNA发生LLPS。此外，RV肽在没有DNA的情况下也会形成聚集体。这些结果表明，侧链的大小、疏水性和芳香性是决定蛋白质与DNA形成不同二级结构时是否发生LLPS或LSPS的关键因素。本研究为蛋白质-核酸之间的LLPS和LSPS机制提供了新的见解，并为设计仅能与核酸发生LLPS而不会发生LSPS的肽提供了理论指导。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。