过氧化物酶催化邻近标记技术解析巨胞饮介导内吞过程中纳米材料-细胞界面蛋白质组学

【编辑推荐】本研究创新性地将过氧化物酶（HRP）偶联于纳米颗粒（NPs）表面，建立了一种空间特异性邻近标记技术，成功绘制了巨胞饮（MP）途径内吞时NP-细胞界面蛋白质组图谱。该研究不仅揭示了受体依赖型与传统MP的界面蛋白差异，更发现钙黏蛋白（CDH1）在多种NPs内吞中的关键调控作用，为纳米药物递送机制研究提供了新范式。

Highlight

本研究通过将辣根过氧化物酶（HRP）与多种纳米颗粒（NPs）和配体偶联，开发了一种创新的邻近标记技术，成功捕获了NPs与细胞膜相互作用时周围20纳米范围内的蛋白质组。该技术突破了传统方法的空间限制，首次实现了纳米材料-细胞界面动态相互作用的实时"快照"。

Formulation and characterization of HRP conjugations

我们将HRP与多种NPs和配体进行偶联，包括TAT肽修饰的金纳米颗粒（T-Au）、RPAR肽修饰的金纳米颗粒（R-Au）、转铁蛋白（Tf）、曲妥珠单抗、脂质纳米粒（LNP）、白蛋白结合型紫杉醇（Abx）以及70kDa葡聚糖（Dex）。通过质谱分析验证，所有HRP偶联物均保持>85%的酶活性，并能有效催化生物素-酚底物产生标记半径约20nm的活性自由基。特别值得注意的是，TAT肽作为最常用的阳离子细胞穿透肽（CPP），当其与纳米颗粒结合后，可通过与硫酸乙酰肝素（HSPG）受体的相互作用触发内吞。

Discussion

本研究通过将HRP偶联于外源性纳米材料，开创性地实现了材料-细胞界面的时空特异性标记。重点比较了受体依赖型与传统巨胞饮（MP）途径内吞时NP-细胞界面蛋白质组的差异。研究发现钙黏蛋白-1（CDH1）虽非主要受体，却在多种NPs内吞过程中发挥重要调控作用。该技术平台为揭示纳米材料和生物大分子内吞的分子机制提供了全新研究工具。

Conclusion

通过整合纳米技术与邻近标记技术，我们建立了NPs-HRP研究平台，可精确绘制NPs-细胞界面蛋白质组图谱。该技术不仅揭示了不同MP亚型的蛋白组成特征，更发现了CDH1在NPs内吞中的普适性调控功能，为优化纳米药物递送系统提供了重要理论依据。