藥物靶點(diǎn)研究是藥物研究領(lǐng)域的重要課題之一。絕大多數(shù)的藥物靶點(diǎn)是具有特定生理功能的蛋白質(zhì)，如酶和受體等。由于蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù)龐大，很多的藥物靶點(diǎn)尚可挖掘，因此蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證中極為重要。小編今天為大家介紹其中兩種關(guān)鍵技術(shù)：熱蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)(TPP)和限制性酶解-質(zhì)譜分析(Lip-MS)在藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用。 經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，這兩種技術(shù)在蛋白質(zhì)組學(xué)中的應(yīng)用逐漸成熟，相關(guān)文章層出不窮。小編列出了TPP和Lip-MS在藥物靶點(diǎn)篩選相關(guān)應(yīng)用中的高分文章，為大家提供研究思路。

案例一：TPP發(fā)現(xiàn)癲癇發(fā)作毒物（Tutin)的作用靶點(diǎn):鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（CN）

Tutin是一種有毒的天然產(chǎn)物，可引起嚙齒動(dòng)物癲癇發(fā)作，常被用作建立急性癲癇發(fā)作動(dòng)物模型的工具。然而，Tutin的分子靶點(diǎn)和毒性機(jī)制尚不清楚。2023年3月，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所庾石山團(tuán)隊(duì)利用熱蛋白質(zhì)組分析技術(shù)對(duì)Tutin誘發(fā)癲癇的靶點(diǎn)進(jìn)行了研究。研究表明，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（CN）是tutin的靶點(diǎn)，tutin激活CN，導(dǎo)致癲癇發(fā)作，并產(chǎn)生明顯的神經(jīng)損傷。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體、γ-氨基丁酸（GABA）受體以及Ca2+激活的K+通道可能參與了相關(guān)的信號(hào)通路。研究充分闡明了Tutin的驚厥機(jī)制，為癲癇的治療和藥物開(kāi)發(fā)提供了新思路。

圖1?應(yīng)用TPP技術(shù)檢測(cè)Tutin的潛在蛋白靶點(diǎn)CN

文章標(biāo)題：The toxic natural product tutin causes epileptic seizures in mice by activating calcineurin

發(fā)表雜志：

Signal Transduction and Targeted Therapy

影響因子：38.1

案例二：TPP發(fā)現(xiàn)雷公藤紅素治療膿毒癥炎癥的靶點(diǎn)：

PKM2，HMGB1

膿毒癥涉及危及生命的器官功能障礙，由宿主對(duì)感染的反應(yīng)失調(diào)引起。尚無(wú)針對(duì)膿毒癥的特異性治療報(bào)告。雷公藤紅素（Cel）是一種天然抗炎化合物，具有對(duì)抗全身炎癥性疾病的潛力。2022年5月，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院青蒿素研究中心王繼剛團(tuán)隊(duì)利用熱蛋白質(zhì)組學(xué)等方法研究了Cel在內(nèi)毒素血癥和敗血癥模型中的藥理活性和分子機(jī)制。該研究首先評(píng)估了Cel對(duì)內(nèi)毒素血癥和敗血癥的抗炎功效，然后使用基于活性的蛋白質(zhì)分析篩選了Cel的潛在蛋白質(zhì)靶標(biāo)，并利用熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析和表面等離子體共振（SPR）等生物物理方法對(duì)潛在靶點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)Cel通過(guò)靶向

PKM2

和

HMGB1

蛋白抑制膿毒癥炎癥和Warburg效應(yīng)。

圖2?應(yīng)用TPP技術(shù)驗(yàn)證雷公藤紅素治療膿毒癥炎癥的靶點(diǎn)的蛋白靶點(diǎn)PKM2

文章標(biāo)題：Celastrol mitigates infammation in?sepsis by?inhibiting the?PKM2-dependent Warburg efect

發(fā)表雜志：

Military Medical Research

影響因子：34.9

案例三：TPP發(fā)現(xiàn)酰基輔酶A合成酶10作為治療惡性瘧原蟲(chóng)感染的靶點(diǎn)

2023年3月，哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將三種結(jié)構(gòu)上無(wú)關(guān)的新型抗瘧化合物用于惡性瘧原蟲(chóng)無(wú)性血期寄生蟲(chóng)的治療，并對(duì)耐藥寄生蟲(chóng)系進(jìn)行全基因組序列分析，等位基因替換和熱蛋白質(zhì)組分析驗(yàn)證化合物的靶點(diǎn)。該研究鑒定了惡性瘧原蟲(chóng)酰基輔酶A合成酶（ACS）基因PfACS10和PfACS11中的多個(gè)突變。通過(guò)條件敲低證明這種蛋白質(zhì)對(duì)寄生蟲(chóng)生長(zhǎng)至關(guān)重要，并觀(guān)察到表達(dá)減少時(shí)寄生蟲(chóng)的化合物敏感性增加。抑制PfACS10導(dǎo)致三酰基甘油的減少及其脂質(zhì)前體的積累，為其功能提供了關(guān)鍵的見(jiàn)解。對(duì)PfACS11基因及其突變的分析表明，通過(guò)降低蛋白質(zhì)穩(wěn)定性在介導(dǎo)耐藥性方面發(fā)揮作用。

圖3?TPP發(fā)現(xiàn)瘧原蟲(chóng)治療藥物靶點(diǎn)

文章標(biāo)題：Potent acyl-CoA synthetase 10 inhibitors kill Plasmodium falciparum by disrupting triglyceride formation

發(fā)表雜志：

Nature Communication

影響因子：16.6

案例四：TPP發(fā)現(xiàn)木藜蘆烷毒素治療神經(jīng)性疼痛的靶點(diǎn)

神經(jīng)性疼痛是一種慢性疾病，嚴(yán)重影響患者的生活和情緒狀態(tài)，但目前可用的治療方法通常無(wú)效。迫切需要緩解神經(jīng)性疼痛的新治療靶點(diǎn)。木藜蘆烷毒素是一種來(lái)自杜鵑花的灰色毒素，在神經(jīng)性疼痛模型中有顯著的鎮(zhèn)痛功效，但其生物靶標(biāo)和機(jī)制尚不清楚。2023年3月，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥物研究所的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)大鼠背根神經(jīng)節(jié)進(jìn)行了熱蛋白質(zhì)組分析，確定NSF為關(guān)鍵靶點(diǎn)，其通過(guò)NSF靶向Cav2.2通道，起到鎮(zhèn)痛作用。

圖4 TPP發(fā)現(xiàn)木藜蘆烷毒素治療神經(jīng)性疼痛的靶點(diǎn)

文章標(biāo)題：Rhodojaponin VI indirectly targets Cav2.2 channels via N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein to alleviate neuropathic pain

發(fā)表雜志：

Acta Pharm Sin B

影響因子：11.4

案例五：TPP確定氯喹的抗瘧靶點(diǎn)

瘧疾是一種毀滅性的傳染病，對(duì)發(fā)展中國(guó)家的數(shù)億人造成巨大威脅。在抗瘧運(yùn)動(dòng)史上，氯喹（CQ）發(fā)揮了不可或缺的作用，然而，其作用機(jī)制（MoA）尚不完全清楚。2022年6月，中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所的研究團(tuán)隊(duì)基于活性的蛋白質(zhì)分析和熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析確定了CQ的靶點(diǎn)。該研究首先利用基于活性的蛋白質(zhì)分析鑒定了總共40種與CQ特異性相互作用和光交聯(lián)的蛋白質(zhì)，然后利用熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析在3375個(gè)寄生蟲(chóng)蛋白中，進(jìn)一步確定了8種蛋白質(zhì)作為兩種方法均能識(shí)別的靶點(diǎn)蛋白。

圖5?TPP確定氯喹的抗瘧靶點(diǎn)

文章標(biāo)題：Identification of antimalarial targets of chloroquine by a combined deconvolution strategy of ABPP and MS-CETSA

發(fā)表雜志：

Mil Med Res

影響因子：21.1

案例六：TPP確定SU086治療前列腺癌的靶點(diǎn)

前列腺癌是男性癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，晚期疾病仍然是主要的臨床挑戰(zhàn)。2022年2月，斯坦福大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)SU086抑制體外前列腺癌細(xì)胞，然后通過(guò)熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)SU086與熱休克蛋白90（HSP90）結(jié)合并導(dǎo)致HSP90水平降低。

圖6 TPP確定SU086治療前列腺癌的靶點(diǎn)[6]

文章標(biāo)題：SU086, an inhibitor of HSP90, impairs glycolysis and represents a treatment strategy for advanced prostate cancer

發(fā)表雜志：

Cell Rep Med

影響因子：14.3

案例七：TPP發(fā)現(xiàn)癌癥靶點(diǎn)

鑒定生物活性化合物的分子作用機(jī)制（MoA）是藥物開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵步驟，但盡管技術(shù)最近取得了進(jìn)步，但仍然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。2020年4月，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)利用熱蛋白質(zhì)組分析發(fā)現(xiàn)三種化合物靶向mRNA加工和轉(zhuǎn)錄，從而攻擊癌癥易感性，并建議同時(shí)靶向RNA加工和DNA修復(fù)途徑的聯(lián)合治療作為有效的癌癥療法。

圖7?TPP發(fā)現(xiàn)癌癥靶點(diǎn)[7]

文章標(biāo)題：Thermal Proteome Profiling Identifies Oxidative-Dependent Inhibition of the Transcription of Major Oncogenes as a New Therapeutic Mechanism for Select Anticancer Compounds

發(fā)表雜志：

Cancer Res

影響因子：11.2

案例八：TPP發(fā)現(xiàn)?Auranofin治療癌癥的靶點(diǎn)

Auranofin（Ridaura?）于1985年被批準(zhǔn)用于治療類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。由于目前正在進(jìn)行幾項(xiàng)臨床試驗(yàn)，以重新利用 Auranofin進(jìn)行癌癥治療，因此全面表征其在癌細(xì)胞中的靶標(biāo)和作用非常重要。2020年5月，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)使用熱蛋白質(zhì)組分析等方法揭示其靶標(biāo)，確認(rèn)硫氧還蛋白還原酶1（TXNRD1），是主要的Auranofin靶標(biāo)，氧化還原酶途徑的擾動(dòng)是藥物作用的主要機(jī)制。

圖8?TPP發(fā)現(xiàn) Auranofin治療癌癥的靶點(diǎn)

文章標(biāo)題：Comprehensive chemical proteomics for target deconvolution of the redox active drug auranofin

發(fā)表雜志：

Redox Biol

影響因子：11.4

案例九：TPP確定VioA治療白血病的靶點(diǎn)

治療癌癥需要新的靶點(diǎn)。幾十年來(lái)，天然產(chǎn)品通過(guò)探究不同的途徑來(lái)指導(dǎo)創(chuàng)新療法。VioprolideA-D具有強(qiáng)大的細(xì)胞毒性生物活性。2020年1月，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)熱蛋白質(zhì)組分析破譯了Jurkat細(xì)胞中最活躍的衍生物Vioprolide A（VioA）的靶蛋白，發(fā)現(xiàn)核仁蛋白14（NOP14）在核糖體生物發(fā)生中必不可少，并通過(guò)一系列蛋白質(zhì)組學(xué)和生物學(xué)后續(xù)實(shí)驗(yàn)被證實(shí)為VioA的特異性靶標(biāo)。

圖9?TPP確定VioA治療白血病的靶點(diǎn)[9]

文章標(biāo)題：The Cytotoxic Natural Product Vioprolide A Targets Nucleolar Protein 14, Which Is Essential for Ribosome Biogenesis

發(fā)表雜志：

Angew Chem Int Ed Engl

影響因子：16.6

案例十：TPP確定雙鉑復(fù)合物的抗腫瘤靶點(diǎn)

具有獨(dú)特作用模式的新型抗癌鉑化合物是對(duì)抗耐藥性和提高臨床使用的鉑類(lèi)化療療效的替代品。2019年8月，香港大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析等方法發(fā)現(xiàn)一種抗腫瘤雙（NHC）鉑（II）復(fù)合物，將天冬酰胺合成酶作為抗癌靶標(biāo)。

圖10?TPP確定抗腫瘤雙鉑復(fù)合物的靶點(diǎn)

文章標(biāo)題：An Antitumor Bis(N-Heterocyclic Carbene)Platinum(II) Complex That Engages Asparagine Synthetase as an Anticancer Target

發(fā)表雜志：Angew Chem Int Ed Engl

影響因子：16.6

案例十一：LiP-MS發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌治療化合物的靶點(diǎn)

結(jié)直腸癌（CRC）是世界上最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，患病率高，5年生存率低。大多數(shù)CRC患者表現(xiàn)出Wnt/β-Catenin信號(hào)通路的過(guò)度激活，這是CRC治療的重要靶點(diǎn)。2022年12月，廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第五醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)基于不同核表達(dá)β‐catenin的多個(gè)結(jié)直腸癌細(xì)胞系進(jìn)行小分子篩選，從280種生物活性化合物組成的小分子庫(kù)中鑒定出NU2058，然后利用LiP-MS技術(shù)尋找作用靶點(diǎn)，Ran結(jié)合蛋白3（RanBP3）被確定為NU2058的直接靶標(biāo)。

圖11 LiP-MS發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌治療化合物的靶點(diǎn)

文章標(biāo)題：Blockade of Nuclear β-Catenin Signaling via Direct Targeting of RanBP3 with NU2058 Induces Cell Senescence to Suppress Colorectal Tumorigenesis

發(fā)表雜志：

Advanced?Science

影響因子：15.1

案例十二：LiP-MS發(fā)現(xiàn)金絲桃素（HPF）抑制肥胖的靶點(diǎn)

刺激脂肪組織產(chǎn)熱被認(rèn)為是治療肥胖癥的一種有希望的途徑。2021年3月，上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)LiP-MS等方法發(fā)現(xiàn)植物化學(xué)物質(zhì)金絲桃素通過(guò)Dlat-AMPK信號(hào)軸觸發(fā)脂肪組織中的產(chǎn)熱，以抑制肥胖。該研究首先使用CMap方法確定了金絲桃素（HPF）作為抗肥胖劑，然后使用LiP-MS結(jié)合微型熱泳測(cè)定和分子對(duì)接分析發(fā)現(xiàn)HPF通過(guò)Ucp1依賴(lài)性途徑刺激AMPK和PGC-1α，有效地促進(jìn)了產(chǎn)熱，確認(rèn)二氫脂酰胺S-乙酰轉(zhuǎn)移酶（Dlat）是HPF的直接分子靶標(biāo)。

圖12 LiP-MS發(fā)現(xiàn)金絲桃素（HPF）抑制肥胖的靶點(diǎn)[12]

文章標(biāo)題：The phytochemical hyperforin triggers thermogenesis in adipose tissue via a Dlat-AMPK signaling axis to curb obesity

發(fā)表雜志：

Cell Metab

影響因子：29.0

青蓮百奧解決方案

蛋白質(zhì)相互作用研究為我們揭示了生命活動(dòng)的基本規(guī)律，并為疾病治療提供了新的途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，蛋白質(zhì)相互作用研究將取得更多突破性成果，為人類(lèi)健康事業(yè)帶來(lái)更多福祉。跟蹤蛋白性質(zhì)變化進(jìn)行挑選是一種新穎的非傳統(tǒng)方式 ，用于研究蛋白質(zhì)復(fù)合物相互作用 。青蓮百奧提供無(wú)需進(jìn)行化學(xué)修飾、適用于細(xì)胞裂物、活細(xì)胞、組織、細(xì)菌和真菌中進(jìn)行蛋白/小分子-蛋白相互作用高通量篩選的限制性酶解-質(zhì)譜分析技術(shù)和熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)，歡迎大家前來(lái)咨詢(xún)~

【參考文獻(xiàn)】 1 Han Q T, Yang W Q, Zang C, et al. The toxic natural product tutin causes epileptic seizures in mice by activating calcineurin[J]. Signal Transduction and Targeted Therapy, 2023, 8(1): 101. 2 Luo P, Zhang Q, Zhong T Y, et al. Celastrol mitigates inflammation in sepsis by inhibiting the PKM2-dependent Warburg effect[J]. Military Medical Research, 2022, 9(1):?1-16. 3 Bopp S, Pasaje C F A, Summers R L, et al. Potent acyl-CoA synthetase 10 inhibitors kill Plasmodium falciparum by disrupting triglyceride formation[J]. Nature Communications, 2023, 14(1): 1455. 4 Chen K, Wang T, Li Y, et al. Rhodojaponin VI indirectly targets Cav2. 2 channels via N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein to alleviate neuropathic pain[J]. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2023, 13(3): 1326-1336. 5 Gao P, Liu Y Q, Xiao W, et al. Identification of antimalarial targets of chloroquine by a combined deconvolution strategy of ABPP and MS-CETSA[J]. Military Medical Research, 2022, 9(1): 1-15 6 Rice M A, Kumar V, Tailor D, et al. SU086, an inhibitor of HSP90, impairs glycolysis and represents a treatment strategy for advanced prostate cancer[J]. Cell Reports Medicine, 2022, 3(2). 7 Peuget S, Zhu J, Sanz G, et al. Thermal proteome profiling identifies oxidative-dependent inhibition of the transcription of major oncogenes as a new therapeutic mechanism for select anticancer compounds[J]. Cancer research, 2020, 80(7): 1538-1550. 8 Saei A A, Gullberg H, Sabatier P, et al. Comprehensive chemical proteomics for target deconvolution of the redox active drug auranofin[J]. Redox biology, 2020, 32: 101491. 9 Kirsch V C, Orgler C, Braig S, et al. The cytotoxic natural product vioprolide A targets nucleolar protein 14, which is essential for ribosome biogenesis[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59(4): 1595-1600. 10 Hu D, Yang C, Lok C N, et al. An antitumor bis (N‐heterocyclic carbene) platinum (II) complex that engages asparagine synthetase as an anticancer target[J]. Angewandte Chemie, 2019, 131(32): 11030-11034. 11 Zheng C C, Liao L, Liu Y P, et al. Blockade of Nuclear β‐Catenin Signaling via Direct Targeting of RanBP3 with NU2058 Induces Cell Senescence to Suppress Colorectal Tumorigenesis[J]. Advanced Science, 2022, 9(34): 2202528. 12 Chen S, Liu X, Peng C, et al. The phytochemical hyperforin triggers thermogenesis in adipose tissue via a Dlat-AMPK signaling axis to curb obesity[J]. Cell Metabolism, 2021, 33(3): 565-580. e.