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蛋白质稳定性是影响其功能、折叠和降解的关键因素，在活细胞内直接测量蛋白稳定性一直是实验研究中的难题。传统方法往往操作复杂、耗时长，且难以在活细胞中获得定量结果。基于内含肽(Intein)的生物传感器为解决这一问题提供了新思路。
内含肽生物传感器的原理
内含肽是一类存在于宿主蛋白中的可自剪接多肽序列，可通过自催化蛋白剪接反应将自身切除，并将两端外显肽重新连接形成成熟蛋白。由于其对肽键的精准重排能力，内含肽已广泛应用于蛋白质工程。部分微生物中的内含肽还可感应金属、热、氧化应激等环境刺激，作为调控蛋白功能的传感元件。基于此，研究者开发了多种剪接依赖型报告系统，用于筛选剪接抑制剂或构建生物传感器。
内含肽生物传感器在蛋白稳定性监测中的应用
2025年，美国莫瑞州立大学Christopher W. Lennon团队开发了一种基于内含肽的生物传感器，用于活细胞内蛋白稳定性的实时监测。该方法的核心是将目标蛋白插入内含肽内部，而非直接融合于报告蛋白，有效避免了目标蛋白对报告蛋白结构和功能的干扰。通过剪接恢复氨基糖苷类抗性基因(KanR)的功能，使剪接活性与细胞存活直接相关，便于通过生长曲线评估蛋白稳定性。
具体而言，该方法利用内含肽在特定条件下自发剪接的特性，将目标蛋白的稳定性与剪接效率直接挂钩，实现体内蛋白稳定性的定量评估。当目标蛋白稳定时，内含肽剪接效率高，KanR功能恢复，细胞在含抗生素的培养基中存活；反之，当目标蛋白不稳定时，内含肽剪接效率低，KanR功能无法恢复，细胞死亡。通过监测细胞存活率，可以间接评估目标蛋白的稳定性。
高通量分析的实现
该方法具有高通量分析的潜力。通过将不同突变体或不同处理条件下的细胞分别培养在微孔板中，可以同时监测多个样本的蛋白稳定性。此外，结合自动化液体处理系统和高通量测序技术，可以进一步提高分析通量。
应用前景
基于内含肽的生物传感器在蛋白稳定性监测中具有广泛的应用前景：
快速评估突变对蛋白稳定性的影响：通过将突变体插入内含肽内部，可以快速筛选出影响蛋白稳定性的关键突变。
药物筛选：通过监测药物处理后蛋白稳定性的变化，可以评估药物对蛋白功能的影响，为药物研发提供重要依据。
伴侣蛋白表达优化：通过监测伴侣蛋白表达对目标蛋白稳定性的影响，可以优化伴侣蛋白的表达条件，提高重组蛋白的生产效率。
小分子化合物筛选：通过识别影响蛋白稳定性或剪接反应的小分子化合物，可以探索其作用机制，为新药研发提供候选化合物。
结论
基于内含肽的生物传感器为活细胞内蛋白稳定性的实时监测提供了一种新范式。该方法具有操作简便、高通量、定量准确等优点，在蛋白稳定性研究、药物筛选和重组蛋白生产等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断发展，基于内含肽的生物传感器有望在生命科学研究和生物医药产业中发挥更大的作用。
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