Nat Commun | 阴离子斑块修饰协同细胞穿透肽簇实现功能蛋白的高效胞质递送|斑块|细胞|胞质|蛋白|阳离子|阴离子

功能蛋白的活细胞递送在生物医学研究（如蛋白互作解析、靶向治疗等）中具有重要的价值。然而，受限于细胞膜的天然屏障特性及蛋白质理化性质的巨大差异，多数蛋白难以高效穿透细胞膜。传统递送方法长期面临适用范围窄、所需递送浓度高及潜在细胞毒性大等局限。如何打破这一壁垒，实现广谱、高效、低毒性的蛋白活细胞递送成为重要的科学问题。

2026年3月2日，合肥工业大学李宜明课题组与清华大学刘磊课题组在Nature Communications在线发表论文

Reversible surface modifications of functional proteins for accelerated cytosolic delivery via cell-penetrating peptide clusters

。该研究创新性地发展了一种基于可逆阴离子斑块修饰协同阳离子穿膜肽新型递送策略，为不同类型复杂功能蛋白的高效活细胞递送提供了普适性方案

本研究提出，利用二硫键在目标蛋白表面修饰阴离子斑块（E4D3），可构建出局部的负电荷微环境。该修饰使得原本理化性质各异的蛋白，均能与携带正电荷的阳离子穿膜肽簇（TAT3）形成强烈的静电相互作用，从而大幅提升胞质递送效率。进入细胞后，胞质中高浓度GSH的还原环境促使二硫键迅速断裂，阴离子斑块随之脱落，从而无痕释放出具备天然结构与活性的功能蛋白。

研究团队在多种细胞模型中证实了该系统的高递送效率与普适性。实验表明，该系统在~1.5 μM的工作浓度下即可高效驱动蛋白入膜，可有效递送分子量跨度从1.9 kDa至430 kDa的各类蛋白。此外，该策略还适用于多种哺乳动物细胞系及含细胞壁结构的植物组织，展现出较好的生物相容性与广泛的应用场景。

为验证技术实用性，团队利用该系统首次将E2-Ub缀合光交联探针导入经EGF刺激的HeLa细胞内，在生理状态下开展UBE2D3互作E3酶的组学筛查。共显著富集到21种RING型E3（包含11种已报道的UBE2D3协同E3酶及7种与UBE2D家族其他E2协同的E3酶），显著超越在细胞裂解液中的筛查结果。该结果证实了新技术在解析复杂蛋白互作网络时的可靠性，为探究泛素-酶缀合物的“读、写、擦除”机制提供了贴近真实生理状态的数据支撑。

综上所述，该研究通过化学可逆修饰建立静电互作模式，有效突破了传统递送技术在适用类型、效率及生物相容性方面的多重瓶颈。这不仅为互作组解析和定制蛋白探针的活细胞应用提供了普适性工具，也为未来大分子蛋白药物及基因编辑工具的体内外高效递送开辟了新路径。

https://www.nature.com/articles/s41467-026-70054-6

制版人：十一

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