选择性激酶调节剂的从头设计|||北京沫之东生物技术有限公司

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蛋白激酶是细胞信号传导的关键调控因子，但由于其结构具有高度保守性，对其活性进行精确调控仍然充满挑战。在此，我们提出了一类从头设计的遗传编码微型蛋白，它们能够通过直接靶向激酶结构域本身来激活或抑制黏着斑激酶（FAK）。在为稳定 FAK 不同构象状态而设计的 96 种结合蛋白中，有 33 种能够调节激酶活性。对其中效力最强的 4 种调节蛋白进行生化表征后发现，其中两种设计能够以低纳摩尔级 IC50 值抑制 FAK，而另外两种则可将 FAK 活性增强至两倍以上。当这些调节蛋白在细胞中表达时，其所表现出的抑制和激活效应与体外观察结果一致，由此证实，所设计的构象结合蛋白能够在活细胞中直接调节 FAK 信号传导。利用激酶之间的高度相似性，我们进一步重新设计了这些 FAK 抑制剂，使其能够抑制 Src 激酶。我们的方法建立了一个通用平台，可用于实现选择性且遗传编码的激酶调控，从而重塑细胞信号传导，并为发现激酶新的调节位点提供起点。

1 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Magnus S. Bauer 的 ORCID 记录通讯请联系： magnusb{at}uw.edu

Gyu Rie Lee 2 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；韩国科学技术院生物科学系，韩国大田，S；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Gyu Rie Lee 的 ORCID 记录

Brian Coventry 1 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Brian Coventry 的 ORCID 记录

Kody A. Klupt 3 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；加拿大皇后大学生物医学与分子科学系，加拿大安大略省金斯顿，ON，K7L3N6；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Kody A. Klupt 的 ORCID 记录

Ana María Fernández-Escamilla 4 生物技术与健康研究所（IDiBE），米格尔·埃尔南德斯大学，西班牙阿利坎特埃尔切，03202；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Saurav Kumar 5 弗雷德·哈钦森癌症中心人类生物学部，美国华盛顿州西雅图，WA 98109；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Saurav Kumar 的 ORCID 记录

Mia S. Donald Paladino 5 弗雷德·哈钦森癌症中心人类生物学部，美国华盛顿州西雅图，WA 98109；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Mia S. Donald Paladino 的 ORCID 记录

Dongyang Li 6 加州理工学院生物学与生物工程学部，美国加利福尼亚州帕萨迪纳，CA 91125；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Matthias Glögl 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Daniel Lietha 8 分子与细胞生物科学，玛格丽塔·萨拉斯生物研究中心，西班牙国家研究委员会，西班牙马德里，28040；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Daniel Lietha 的 ORCID 记录

Edin Muratspahić 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Thomas Schlichthärle 9 慕尼黑工业大学自然科学学院生物科学系，德国加兴。在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Xinru Wang 10 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国东北大学布夫健康科学学院药物发现中心，美国马萨诸塞州波士顿；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Xinru Wang 的 ORCID 记录

Ludwig Schmiderer 11 隆德大学实验室医学系分子医学与基因治疗部及隆德干细胞中心，瑞典隆德，221 00；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Ludwig Schmiderer 的 ORCID 记录

Sebastian Kenny 1 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Sebastian Kenny 的 ORCID 记录

Bulat Faezov 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Wei Chen 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Alexander F. Shida 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Yang Hsia 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Ryan D. Kibler 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Michael B. Elowitz 6 加州理工学院生物学与生物工程学部，美国加利福尼亚州帕萨迪纳，CA 91125；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者

Behnam Nabet 12 弗雷德·哈钦森癌症中心人类生物学部，美国华盛顿州西雅图，WA 98109；美国华盛顿大学药理学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195 在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 Behnam Nabet 的 ORCID 记录

David Baker 7 美国华盛顿大学生物化学系，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学蛋白质设计研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；美国华盛顿大学霍华德·休斯医学研究所，美国华盛顿州西雅图，WA 98195；在 Google Scholar 上查找该作者在 PubMed 上查找该作者在本站搜索该作者 David Baker 的 ORCID 记录

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摘要蛋白激酶是细胞信号传导的关键调控因子，但由于其结构高度保守，对其活性进行精确调控仍然具有挑战性。在此，我们提出了一类从头设计的、可遗传编码的迷你蛋白，它们能够通过直接靶向激酶结构域本身来激活或抑制黏着斑激酶（FAK）。在为稳定 FAK 不同构象状态而设计的 96 种结合蛋白中，有 33 种能够调节激酶活性。对其中效力最强的 4 种调节因子进行生化表征显示，其中 2 种设计体以低纳摩尔级 IC50 值抑制 FAK，而其余 2 种则使 FAK 活性增强超过两倍。当这些调节因子在细胞中表达时，保留了与体外观察相同的抑制和激活效应，这表明所设计的构象结合蛋白能够在活细胞中直接调节 FAK 信号传导。利用激酶之间的高度相似性，我们进一步重新设计了这些 FAK 抑制剂，使其能够抑制 Src 激酶。我们的方法建立了一个通用平台，可用于实现选择性的、可遗传编码的激酶调控，既可作为重构细胞信号传导的手段，也可作为发现激酶新型调节位点的起点。

利益冲突声明作者声明不存在竞争性利益。

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发布于 2026 年 7 月 13 日。下载 PDF 补充材料电子邮件

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bioRxiv 2026.07.10.737808； doi： https://doi.org/10.64898/2026.07.10.737808