分享一篇发表在Nature Chemical Biology上的文章，题目为“Modular engineering of thermoresponsive allosteric proteins”，通讯作者是来自海德堡大学工程科学学院药学与分子生物技术研究所的Dominik Niopek教授，以及其课题组的Jan Mathony博士，他们主要研究蛋白质工程，合成生物学和基因编辑。

通过外部条件的刺激实现对蛋白质活性的调控具有重要的意义，相较于目前常用的光刺激和化学物质刺激，温度具有穿透性好、时空精度高的优势。但目前设计热响应蛋白的手段局限于控制基因表达，缺乏通用性。

在本文中，作者开发了一种通过插入结构域来构建热响应蛋白的模块化工程策略。具体而言，作者将来自燕麦的光敏LOV2结构域及其优化突变体插入目标蛋白的特定位点，利用其在生理温度范围内（37–41°C）发生构象变化的特点，实现对蛋白质活性的温度依赖性调控，进而实现对细胞活动的调控。

作者首先在细菌转录因子AraC中验证了该方法的可行性，作者将 AsLOV2插入 AraC的 S170 位点，得到融合蛋白，并验证了其能响应温度的变化，37℃时激活下游RFP表达，41℃时表达显著下降。同时作者也验证了蛋白活性的变化不是因为温度变化导致蛋白降解而引起的。接下来，作者将该方法应用于多种细菌蛋白，例如与氯霉素乙酰转移酶CAT连接，实现对细菌的热杀伤。

此外，作者还在动物细胞中探究了该方案的可行性，通过将LOV结构域分别与CRISPR系统的抑制蛋白Acr或SpyCas9蛋白本身结合，作者成功构建了高温激活与高温失活两种调控模式，展现了该方案的灵活性。更进一步的，作者尝试利用cpGR2（糖皮质激素受体结构域）替代 AsLOV2，插入到SpyCas9蛋白中，发现该系统在 37°C 下可被皮质醇激活，但在 40°C 下即使有药物也无活性，实现温度+药物双重调控系统。

总的来说，本文开发了一种基于结构域插入的热响应蛋白模块化构建方法，为在生理温度范围内精准控制多种蛋白质功能提供了强大的工具平台。

本文作者：YR

责任编辑：ZCL

DOI：10.1038/s41589-026-02151-y

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41589-026-02151-y