NBE：北京大学刘涛团队通过NO-笼蔽氨基酸实现炎症微环境中蛋白活性的精准调控
来源：iNature 2026-09-02 11:55
该策略通过NO触发的脱笼反应，在炎症微环境中精准恢复蛋白质的天然功能，成功应用于抗体、酶、细胞因子、毒素和病毒衣壳蛋白等多种蛋白类别，并在炎症成像、靶向基因递送和肠道炎症诊断等场景中验证了其效用。
一氧化氮在炎症组织中上调，但尚未被用于直接控制折叠蛋白的活性。
2026年8月31日，北京大学刘涛团队在Nature Biomedical Engineering（IF=26.3）在线发表题为Engineering inflammation-responsive proteins through nitric oxide-caged amino acids的研究论文。该研究通过遗传密码子扩展技术，将一氧化氮响应性非天然氨基酸（NorE） 定点插入到蛋白质的功能关键位点，开发了名为NOCAGE的通用蛋白质工程平台。
该策略通过NO触发的脱笼反应，在炎症微环境中精准恢复蛋白质的天然功能，成功应用于抗体、酶、细胞因子、毒素和病毒衣壳蛋白等多种蛋白类别，并在炎症成像、靶向基因递送和肠道炎症诊断等场景中验证了其效用。
一氧化氮（NO）是一种多功能内源性信号分子，参与多种生理过程，包括血管舒张、神经传递和免疫调节。其生物活性具有高度的浓度依赖性：在低浓度（约pM–nM）下，NO维持血管张力并发挥抗炎作用，而在高浓度（约μM）下，它与超氧化物反应生成过氧亚硝酸盐，导致细胞损伤。
在炎症过程中，活化的巨噬细胞产生高水平的NO，作为促炎效应因子，参与慢性炎症性疾病和自身免疫性疾病。开发一种蛋白质激活策略，以工程化具有NO响应性的蛋白质，将为探测NO信号提供工具，并在富含NO的炎症微环境中实现时空可控的蛋白质激活。
通过NO反应性谷氨酸的基因编码开发NOCAGE（图源自Nature Biomedical Engineering ）
在此，研究人员报道了一种蛋白质工程策略，能够在富一氧化氮环境中实现蛋白质功能的选择性恢复。通过将一个催化或结构上必需的谷氨酸残基位点特异性替换为其侧链经化学掩蔽的合成氨基酸，蛋白质活性被暂时抑制。暴露于一氧化氮后，该残基发生脱笼反应，再生天然谷氨酸并恢复蛋白质功能。
利用这一方法，研究人员工程化了抗体、酶、细胞因子、细菌毒素和病毒衣壳的NO响应性变体。在小鼠模型中，该策略实现了炎症定位的蛋白质激活、炎症组织中的选择性病毒基因递送，以及使用工程化益生菌生物传感器快速检测肠道炎症。
这些结果确立了一氧化氮触发的蛋白质化学再激活作为蛋白质功能翻译后控制的一种通用方法，在炎症靶向治疗、基因递送和生物传感中具有潜在应用。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41551-026-01782-9
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