通过蛋白质语言模型评估工程化AAV的可行性

衣壳工程显著提升了用于基因治疗的重组 AAV 载体的性能。一种常用策略是在表面暴露的环区中插入一个短的 7 肽，以改变受体相互作用并增强细胞进入。尽管这种方法在受体重定向和提高转导效率方面效果显著，但这些插入也可能降低衣壳蛋白的稳定性、阻碍组装，从而限制产量。尽管先前的研究已利用深度突变扫描和人工智能来预测哪些插入具有可行性，但对于这些肽插入在氨基酸水平上的结构后果，仍缺乏深入理解。 在本研究中，我们结合实验、深度测序和大型蛋白质语言模型，以深入揭示 7 肽插入对 VR-VIII 区域的影响。我们首先表征了可行插入的生化性质，从而识别出哪些残基具有良好的耐受性，哪些残基则应当避免。随后，我们聚焦于这些插入的邻近背景，通过研究连接肽的作用，分别考察了高度多样化文库和已知具有高效率的单个变体。接着，我们研究了更广泛的序列背景，将分析扩展至整个衣壳序列，并识别出那些能够耐受插入、且不会产生可能影响衣壳功能的长程结构变形的区域。最后，我们进行了跨血清型比较，并对数十种先前设计的变体进行了可行性分析。我们的工作展示了人工智能如何揭示支配工程化 AAV 衣壳成功与否的结构—功能规律。

衣壳工程已显著提升了用于基因治疗的重组 AAV 载体的性能。一种常用策略是在表面暴露的环区中插入一段短的 7 肽，以改变受体相互作用并增强细胞进入。尽管这种方法在受体重定向和提高转导效率方面效果显著，但这些插入也可能破坏衣壳蛋白的稳定性、阻碍组装，从而限制产量。尽管此前已有研究尝试利用深度突变扫描和人工智能来预测哪些插入是可行的，但对于这些肽插入在氨基酸水平上所造成的结构后果，仍缺乏深入理解。

在本研究中，我们结合实验、深度测序和大型蛋白质语言模型，深入探究 7 肽插入对 VR-VIII 区域的影响。我们首先表征可行插入的生化性质，从而识别出哪些残基具有较高耐受性，以及哪些残基应当避免使用。随后，我们聚焦于这些插入位点周围的局部背景，通过研究连接肽的作用，分别考察其在高度多样化文库和已知具有高效率的单个变体中的影响。接着，我们进一步研究更广泛的序列背景，将分析扩展至整个衣壳序列，并鉴定出能够耐受插入、且不会引发可能影响衣壳功能的长程结构变形的区域。最后，我们进行了跨血清型比较，并对数十种既往工程化变体的可行性进行了分析。我们的研究展示了人工智能如何揭示支配工程化 AAV 衣壳成功与否的结构—功能规律。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731521v1?rss=1

🏷️ AAV衣壳工程 蛋白质语言模型 基因治疗载体 肽插入可行性 深度测序 结构功能关系