活细胞中，对特定蛋白质活性在时间上的控制对于研究生物学过程至关重要，用于靶向治疗的蛋白质前体的疗法（PPT）则是很好的一种方法。而对于蛋白质前体的疗法，在过去的十几年中，许多课题组在蛋白质上引入了一系列化学修饰，这些修饰可响应酸性，从而定位亚细胞结构，或者通过癌细胞的还原/氧化细胞内环境来调节蛋白本身的功能。但是，这些亚细胞结构的环境通常在疾病进展期间的特异性都比较低。在体内使用这些修饰来控制蛋白质活性的功效会对正常细胞受到损害。因此，开发可以被疾病中特异性表达的酶调控的新型化学修饰方式，可能为设计精确的蛋白质前体开辟新的机会。然而，目前设计指导的蛋白质修饰和活性调节的化学修饰还是十分困难。
基于此，作者在本文中开发了一种简便的化学方法来修饰蛋白质，并通过NAD(P)H脱氢酶1（NQO1）来控制其活性。NQO1在癌细胞中广泛地过表达，是一种胞质黄素酶，可催化醌的还原以保护细胞免受氧化应激的侵害。最近，使用过表达NQO1的肿瘤细胞触发小分子前药的激活已有效改善了它们的治疗效果。因此，在这项研究中，作者设计了一种包含醌丙酸（QPN）的化学配体来修饰蛋白质赖氨酸，形成醌和蛋白质结合物。先前已有报道称，细胞NQO1可以选择性地还原QPN，释放出QPN结合的促荧光底物，用于NQO1的传感和成像，但尚未探索其控制蛋白质活性和开发PPT的功效。作者发现NQO1可以通过两电子还原反应将QPN修饰的蛋白还原，形成对苯二酚，随后将其重新排列，可以释放未修饰的蛋白。
首先，作者将QPN修饰和NQO1催化的QPN去除的策略运用于大小不同的蛋白质，包括GFP，细胞色素c和核糖核酸酶RNase A，都发现都可以很好地实现NQO1催化的QPN去除。此外，Cyt c或RNase A的QPN修饰和NQO1触发的QPN去除，可有效控制蛋白质活性。
由于在临床试验中评估了RNase A作为抗肿瘤药物的药效，作者想通过条件地控制活细胞中RNase A的活性，然后在肿瘤细胞特异性NQO1的调控下，设计成靶向癌症治疗的蛋白质前体。基于作者之前发展的基于脂质纳米颗粒的蛋白质递送方法，作者证明了RNase A-QPN的细胞内递送可以在体外选择性抑制肿瘤细胞生长，并在体内抑制肿瘤生长。
总之，在这项工作中，作者报道了一种在NQO1高表达的肿瘤细胞中修饰蛋白质和选择性控制蛋白质活性的简便而通用的化学方法。作者证实了设计肿瘤特异性NQO1来控制活细胞中特异蛋白质活性，从而开发用于潜在靶向癌症治疗的PPT方法，为动态生物过程研究和开发精确的蛋白质治疗方法提供了机会。
本文作者：LSC
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