可编程DNA组装体重构超分子蛋白质功能

生物过程通常通过以纳米尺度精确组织的超分子蛋白复合物所参与的反应加以调控，例如，凋亡小体通过确定的化学计量比激活前体半胱天冬酶-9（procaspase-9），从而诱导细胞凋亡。在此，我们报道了一种设计型 CASCAD（CARD Assembly on SCAffold DNA，基于支架 DNA 的 CARD 组装）平台。这是一种自组装 DNA 纳米平台，可在空间上组织半胱天冬酶募集结构域（CARD），并表现出催化性的细胞内半胱天冬酶-9 激活作用。CASCAD 的功能类似于天然凋亡小体，可增强半胱天冬酶-9 的寡聚化，并促进依赖价态的酶活化。此外，在引入用于细胞摄取和胞质递送的靶向适配体与膜相互作用肽后，CASCAD 已在体外二维和三维培养体系中成功重构凋亡小体的功能及其下游凋亡信号传导。我们的分子设计范式确立了 CASCAD 作为一种灵活且可编程的 DNA 纳米材料，可用于重建由多种超分子复合物驱动的信号通路，包括炎症小体和髓样分化因子88小体（myddosome），从而为工程化细胞信号传导以及定向调控细胞功能和命运提供了通用的化学框架。

生物过程通常通过由超分子蛋白复合物参与的反应进行调控，这些复合物以纳米尺度的精确性组装而成；例如，凋亡小体通过特定的化学计量比激活前体半胱天冬酶-9（procaspase-9），从而诱导细胞凋亡。在此，我们报道了一种设计型 CASCAD（CARD Assembly on SCAffold DNA，即基于支架 DNA 的 CARD 组装）平台。这是一种自组装 DNA 纳米平台，能够在空间上组织半胱天冬酶募集结构域（caspase recruitment domains，CARDs），并实现细胞内具有催化活性的半胱天冬酶-9 激活。CASCAD 的功能类似于天然凋亡小体，可增强半胱天冬酶-9 的寡聚化，并促进依赖价数的酶活化。此外，通过引入靶向适配体和膜相互作用肽，以促进细胞摄取和胞质递送，CASCAD 已在体外二维和三维培养体系中成功重建凋亡小体功能及其下游凋亡信号传导。我们的分子设计范式将 CASCAD 确立为一种通用且可编程的 DNA 纳米材料，可用于重构由多种超分子复合物驱动的信号通路，包括炎症小体和 Myddosome，从而为工程化细胞信号传导以及调控细胞功能和命运提供一种通用的化学框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.15.751908v1?rss=1

🏷️ DNA纳米技术 超分子蛋白复合物 凋亡小体 半胱天冬酶-9激活 细胞信号传导