💡这项突破是什么?
缺氧诱导因子(hypoxia inducible factor, HIF)是响应细胞环境中缺氧的转录因子，在正常氧含量的环境下会被脯氨酸羟化酶迅速羟基化。羟基化的HIF蛋白会被E3泛素连接酶复合物识别并泛素化，进而通过蛋白酶体降解。低氧环境下，稳定的HIF会激活下游基因的表达，从而增强红细胞生成、血管生成、能量代谢等生理过程，提高对低氧环境的适应性。HIF与胚胎发育、肿瘤的发展和转移等多种生理病理过程息息相关，同时，为了适应缺氧环境，多种高原生物在进化过程中获得了增加HIF稳定性或表达量的突变。
2022年，张二荃实验室在高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的Epas1(Hif2a)基因中发现了一个物种特异性的突变，该突变导致Epas1的转录本在第14和15个外显子之间增加了72个碱基，从而使其翻译产物增加了24个氨基酸，该插入片段提高了蛋白质的稳定性，扰乱了高原鼠兔的昼夜节律并提高了高原鼠兔对低氧环境的耐受性(Liu et al., Cell Rep, 2022)。然而，该段插入序列导致Epas1稳定性增加的机制并不清楚。
2024年9月12日，北京生命科学研究所/清华大学生物医学交叉研究院张二荃实验室在Cell Reports在线发表了题为"A nature-inspired HIF stabilizer derived from a highland-adaptation insertion of plateau pika Epas1 protein"的研究论文。该项研究揭示了高原鼠兔缺氧诱导因子Epas1蛋白稳定性增加的生化机制，并以其24个氨基酸的插入片段为灵感，开发设计了潜在的具有缺氧诱导因子稳定作用的多肽。
在先前的研究中，研究人员发现将这24个氨基酸的片段插入到家兔、大鼠、小鼠的Epas1蛋白的对应位置(下称L-Epas1，不具该插入片段的蛋白称为S-Epas1)，均可提高其蛋白稳定性，这说明该插入片段对提高Epas1稳定性来说是充分的(Liu et al., Cell Rep, 2022)。为探究其提高蛋白稳定性的机制，研究人员对L-Epas1和S-Epas1的羟基化、泛素化过程，以及与脯氨酸羟化酶PHD2和E3泛素连接酶pVHL的相互作用进行了检测。结果显示，L-Epas1的泛素化程度显著低于S-Epas1，但意外的是，L-Epas1与pVHL的相互作用却比S-Epas1更强。
为探究L-Epas1与pVHL相互作用变强，但泛素化反而减弱的原因，研究人员对pVHL进行了突变和截短，发现除氧依赖性降解结构域(oxygen-dependent degradation domain，ODD)与pVHL的β结构域的识别作用外，24个氨基酸的插入片段还会与pVHL的C端α结构域产生额外的相互作用，从而增强了L-Epas1与pVHL的互作。
这24个氨基酸的插入片段位于Epas1蛋白C端的无序区域(intrinsic disordered region, IDR)，虽然总体上是无序的结构，但在与其他蛋白产生相互作用时，或位于特定环境中，IDR的部分区域也会产生二级结构并发挥重要的生理功能(Holehouse et al., Nat Rev Mol Cell Biol, 2023)。AlphaFold对该插入片段与pVHL的建模显示，这24个氨基酸的后半段(P14-D24，称为E14-24)会在与pVHL互作时形成α螺旋，并占据延伸蛋白C(elongin C, ELOC)与pVHL的互作位点，进而阻止E3泛素连接酶复合物的形成。对L-Epas1与pVHL预测的相互作用位点分别进行突变，也验证了计算预测的模型。另外，研究人员合成了插入片段及其不同截短体的多肽，发现在免疫共沉淀的体系中加入多肽E14-24或其他包含这段序列的截短体，可以不同程度地阻止pVHL和ELOC的结合。研究人员通过生物素标记的多肽片段的pull down实验进一步证明了多肽E14-24可以与pVHL C端的α结构域产生特异性的相互作用。
一般来讲，细胞膜对多肽的通透性并不高，因为肽键
