2022年下半年，使用Monolith以及Prometheus 發(fā)表的國內(nèi)文獻近百余篇，下面小編按照應用方向，帶您回顧幾篇國內(nèi)用戶下半年發(fā)表的文獻。

以下精選涉及藥物研發(fā)、癌癥研究、結構生物學、植物科學等領域的案例，希望對大家的實驗項目有所啟發(fā)和幫助。

藥物研發(fā)

?NO.1??

中國醫(yī)學科學院岑山研究團隊

新型冠狀病毒3CLpro蛋白酶抑制劑篩選

嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2型（SARS-CoV-2）是導致全球新冠肺炎疫情爆發(fā)的病原體。SARS-CoV-2的3CLpro蛋白酶在病毒復制中起關鍵作用，已成為抗病毒藥物設計的理想靶點。2022年9月23日，中國醫(yī)學科學院岑山研究團隊在Antiviral Research在線發(fā)表了研究成果“Repurposing of HIV/HCV protease inhibitors against SARS-CoV-2?3CLpro”。

在這項工作中，作者先篩選了SARS-CoV-2 3CLpro抑制劑，然后應用MST技術檢測HIV/HCV蛋白酶抑制劑的結合活力。作者發(fā)現(xiàn)26種蛋白酶抑制劑中的9種以劑量依賴的方式有效地抑制SARS-CoV-2 3CLpro的活性，其中四種化合物在體外表現(xiàn)出與3CLpro結合的能力。

為了測試SARS-CoV-2 3CLpro是否是這些靶點的直接靶點，作者進行了微量熱泳動（MST）分析，以評估這些靶點在體外與SARS-CoV-2 3CLpro的結合能力，以探索靶點對SARS-CoV-13CLpro的可能作用機制。如圖所示，9種化合物中的4種顯示出與SARS-CoV-2 3CLpro結合的濃度響應曲線。其中Simeprevir對SARS-CoV-2 3CLpro的結合親和力最強，Kd值為2.10μM。Bevirimat顯示出與SARS-CoV-2 3CLpro的中等結合，Kd值為10.50μM。Nelfinavir和Telaprevir與SARS-CoV-2 3CL pro的結合較弱，Kd分別為91.62μM和62.95μM。

綜上，微量熱泳動技術（MST）是一項非常好的可以檢測蛋白與小分子間親和力的技術。不基于質(zhì)量改變的原理，可以很好的勝任不同分子量大小差異的互作，而且無需固定化操作，完全在溶液中進行檢測。

https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2022.105419

?NO.2??

上海奕拓醫(yī)藥及上海中國科學院生物與化學交叉研究中心

靶向雄激素受體液-液相分離的藥物開發(fā)

前列腺癌是全球男性最常見的癌癥之一。早期、低級別的癌癥可以通過手術或放射成功治療。對于患有前列腺以外的高級別腫瘤的患者，標準治療與雄激素治療相結合。雄激素消融阻斷前列腺腫瘤賴以生長和存活的男性激素，最初是有效的；然而，在沒有雄激素的情況下，前列腺癌會再次生長，并發(fā)展為更具侵襲性的形式，稱為去勢抵抗型前列腺癌（CRPC）。

抗去勢前列腺癌患者不可避免地會對抗雄激素療法產(chǎn)生耐藥性，部分原因是雄激素受體（AR）突變或剪接變體能夠恢復AR信號。2022年10月13日，上海奕拓醫(yī)藥及上海中國科學院生物與化學交叉研究中心的研究人員在nature chemical biology在線發(fā)表了研究成果“Targeting androgen receptor phase separation to overcome antiandrogen resistance”。

作者篩選到ET516小分子可以很好的抑制該復合體形成，達到治療效果。在這項研究中，來自于NanoTemper的微量熱泳動MST互作技術以及nanoDSF蛋白穩(wěn)定性技術發(fā)揮了重要的作用，分別從Kd與TSA兩個方面確定了ET516小分子與蛋白的親和。

對于無序蛋白，因為其蛋白的無序性的特性，其他常規(guī)方法難以進行檢測。在這篇工作中，通過MST技術及nanoDSF技術，很好的篩選到目的分子。對于分子互作親和力的檢測，Monolith系列儀器不依賴于分子量的改變，蛋白用量少，對于蛋白聚集耐受度高，可以輕松表征不同類型的分子間相互作用。Prometheus系列儀器，以nanoDSF技術為核心，通過檢測蛋白內(nèi)源熒光監(jiān)測蛋白的穩(wěn)定性，該技術檢測蛋白濃度寬泛，低濃度也可輕松表征，媲美DSC的高精準檢測結果，快速高通量的檢測速度，在小分子篩選上具有不可比擬的優(yōu)勢。

https://doi.org/10.1038/s41589-022-01151-y

癌癥研究

?NO.3??

中科院過程所馬光輝院士/魏煒研究員

靶向乳酸代謝的工程仿生納米顆粒治療膠質(zhì)瘤

乳酸代謝異常在腫瘤發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，因此乳酸代謝調(diào)控擁有巨大的抗癌治療潛力。中科院過程所魏煒/馬光輝團隊與合作單位針對膠質(zhì)母細胞瘤 (GBM) 中乳酸水平隨腫瘤惡性程度逐步升高，開發(fā)出新型仿生納米顆粒，探索GBM協(xié)同治療新策略。相關工作于2022年7月21日以“Engineered biomimetic nanoparticles achieve targeted delivery and efficient metabolism-based synergistic therapy against glioblastoma”為題，發(fā)表在Nature Communications上。

研究人員利用GBM中乳酸水平升高，選擇血紅蛋白（Hb）和乳酸氧化酶（LOX）作為代謝治療工具，抑制GBM細胞增殖。另一方面，乳酸代謝產(chǎn)物過氧化氫（H2O2）可進一步用于針對GBM的化學激發(fā)光動力學治療（PDT），治療工具為化學發(fā)光劑CPPO和光敏劑Ce6。

研究人員通過微量熱泳動(MST)實驗檢測到Hb和LOX蛋白均可以直接結合CPPO（見下圖）。因此,Hb，LOX，CPPO和Ce6可一步自組裝并封裝進膜材料中，形成仿生納米顆粒。

進一步實驗顯示，該仿生納米顆粒可穿透血腦屏障，實現(xiàn)GBM的靶向遞送。而在GBM小鼠模型中，仿生納米顆粒表現(xiàn)出顯著的抗癌作用，展示了靶向乳酸代謝的治療策略在GBM中良好的臨床應用前景。

https://doi.org/10.1038/s41467-022-31799-y

?NO.4??

中山大學附屬第一/第七醫(yī)院和廣東醫(yī)科大學研究團隊

胃癌基因治療新靶點CPEB3作用機制研究

胃癌是世界范圍內(nèi)第五大常見惡性腫瘤，且國內(nèi)患者總體生存率較低。2022年9月6日，中山大學附屬第一楊東杰教授、附屬第七醫(yī)院何裕隆教授及合作團隊以“CPEB3 suppresses gastric cancer progression by inhibiting ADAR1-mediated RNA editing via localizing ADAR1 mRNA to P bodies”為題在Oncogene雜志發(fā)表研究論文，報道了胞漿聚腺苷酸化元件結合蛋白3 (CPEB3) 通過抑制ADAR1介導的RNA編輯，進而抑制胃癌惡性進展的研究; 并揭示了CPEB3可作為胃癌治療的潛在新靶點。

本研究通過轉(zhuǎn)錄組等分析發(fā)現(xiàn)了胃癌中一個可能的治療靶點—RNA結合蛋白CPEB3，并證明了CPEB3對胃癌的惡性進展有抑制效果。在分子機制層面，作者發(fā)現(xiàn)了CPEB3在胃癌中的新作用靶點—RNA腺苷脫氨酶1 (ADAR1): CPEB3將ADAR1 mRNA轉(zhuǎn)移到P小體，從而抑制ADAR1 mRNA翻譯，造成ADAR1介導的RNA編輯受阻。

其中, 研究人員通過微量熱泳動 (MST) 實驗證明了CPEB3與P小體主要組成蛋白GW182可以直接發(fā)生相互作用。進一步以GW182的不同結構域分別與CPEB3 (440-698AA) 進行互作檢測，還確認了GW182的serine-rich結構域 (403-860AA) 是CPEB3結合位點。

鑒于胃癌中CPEB3表達下調(diào)而ADAR1介導的RNA編輯異常，本研究最后使用小鼠腫瘤模型評估了靶向CPEB3的AAV基因治療效果，結果顯示出該策略極具阻斷胃癌進展的臨床應用前景。

https://doi.org/10.1038/s41388-022-02454-z

結構生物學

?NO.5??

復旦大學李繼喜課題組/中科院植物生理生態(tài)研究所趙國屏院士團隊

延伸因子EF-Tu復合物在結核分枝桿菌蛋白翻譯中的結構學研究

結核病是由結核分枝桿菌感染引起的一類傳染性疾病，目前結核病的流行依然十分廣泛。伸長因子EF-Tu作為細菌內(nèi)含量最為豐富的一類蛋白，不僅在蛋白質(zhì)的翻譯過程中發(fā)揮重要作用，而且有新的證據(jù)表明，EF-Tu可能是治療結核分枝桿菌感染的一個重要靶點。2022年10月3日，復旦大學李繼喜教授課題組與中科院植物生理生態(tài)研究所趙國屏院士團隊合作在Communications Biology在線發(fā)表了研究成果“Structural insights of the elongation factor EF-Tu complexes in protein translation of Mycobacterium tuberculosis”。

研究人員通過對Ef-Tu不同復合物的晶體學結構研究，發(fā)現(xiàn)結核桿菌來源的EF-Tu與EF-Ts之間具有不同的相互作用方式。接下來，研究人員通過nanoDSF技術對兩千多種小分子進行篩選，得到與EF-Tu特異性結合的抑菌分子Osimertinib，并用MST技術驗證了Osimertinib與EF-Tu的直接相互作用。同時，抑菌實驗證明Osimertinib具備結核分枝桿菌無毒株H37Ra的菌株抑制能力。這項研究為抗結核藥物的篩選提供了新的思路。

https://doi.org/10.1038/s42003-022-04019-y

?NO.6??

福建師范大學歐陽松應課題組/南方科技大學王培毅團隊

病原體效應因子AvrSr35激活抗病蛋白Sr35功能機制

NLR 是植物調(diào)節(jié)病原體效應者觸發(fā)免疫(ETI)的一類受體蛋白，可以直接或間接識別病原微生物效應蛋白，抵抗病原體的感染。NLR主要分為CNL 和TNL 兩大類。單粒小麥稈銹病是由稈銹真菌引起的，但單粒小麥的CNL蛋白Sr35能否直接或間接結合稈銹真菌效應蛋白AvrSr35，Sr35抗性小體的激活和組裝以及隨后的免疫的分子基礎都尚不清楚。

2022年9月9日，福建師范大學歐陽松應課題組與南方科技大學王培毅團隊合作在Science Advances上發(fā)表了題為“Pathogen effector AvrSr35 triggers Sr35 resistosome assembly via a direct recognition mechanism”的文章。文章報道了稈銹菌效應蛋白AvrSr35直接與小麥抗病蛋白相互作用，揭示了病原菌效應蛋白AvrSr35激活抗病蛋白Sr35的功能機制。

研究人員首先使用了MST技術驗證了Sr35與AvrSr35在體外的直接相互作用，然后通過冷凍電鏡技術解析了Sr35抗病小體整體結構，通過晶體學技術解析了AvrSr35的結構，并通過三維重建展示了Sr35-AvrSr35復合體。通過這一系列的工作，提出了AvrSr35誘導Sr35抗病小體的組裝模型，揭示了植物CNL的直接識別和激活機制。

DOI: 10.1126/sciadv.abq5108

植物科學

?NO.7?

西北農(nóng)林科技大學劉坤祥團隊

植物硝酸鹽信號“開關”——NLP7蛋白

此前的很多研究都認為硝態(tài)氮是一種信號分子，但植物感受硝態(tài)氮機制一直未被闡明。2022年9月23日，西北農(nóng)林科技大學生命學院劉坤祥教授在Science在線發(fā)表了題為“NIN-like protein 7 transcription factor is a plant nitrate sensor”?的研究論文。

本研究發(fā)現(xiàn)所有擬南芥NIN樣蛋白（NLP）轉(zhuǎn)錄因子的突變都破壞了植物的初級硝酸鹽反應和發(fā)育程序。對NIN-NLP7嵌合體和硝酸鹽結合的分析表明，NLP7通過其氨基末端對硝酸鹽感知進行去表達。此外，開發(fā)的熒光硝酸鹽感受器實現(xiàn)了植物中單細胞硝酸鹽動力學的可視化，表明NLP7為主要的硝酸鹽傳感器。

為了證明NLP7可以直接結合硝酸鹽，作者使用MST來檢測NLP7和NO3-親和力（下圖A），為了進一步探究NO3-結合位點，研究人員表達了NLP7的N端，結果顯示，N-NLP7同樣可與NO3-結合，且親和力與完整NLP7蛋白一致。此外，MST結果顯示，NLP7不與NO3-類似的ClO3-結合。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.add1104

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NO.8??

中國科學院生物物理研究所李梅課題組

淬滅抑制蛋白SOQ1調(diào)節(jié)qH的作用機制

為了適應自不斷變化的光強，植物進化出多種光保護機制，以耗散吸收的多余光能，稱為非光化學淬滅（NPQ），在擬南芥中新型組成型弛豫較慢的NPQ機制，命名為qH，質(zhì)體脂質(zhì)運載蛋白（LCNP）是qH產(chǎn)生的必需因子，位于類囊體膜上的淬滅抑制蛋白 1（SOQ1）通過作用于LCNP來負調(diào)控qH。SOQ1的詳細結構尚不清楚。

2022年7月7日，中科院生物物理研究所李梅課題組與合作者在Nature Plants雜志發(fā)表了題為“Structure of Arabidopsis SOQ1 lumenal region unveils C-terminal domain essential for negative regulation of photoprotective qH”的研究論文。

作者解析了 SOQ1 腔側結構域(SOQ1-LD)不同截短體和突變體的四個晶體結構及SOQ1-LD低分辨率的電鏡結構。在SOQ1的C端發(fā)現(xiàn)一個新的結構域CTD，CTD通過與Trx-like domain之間的二硫鍵交換而將電子傳遞給下游蛋白，并通過MST實驗，檢測到Trx-like domain 與CTD之間能夠相互作用，從而在qH的抑制中發(fā)揮重要作用，最終提出了SOQ1抑制qH的可能機制。

https://doi.org/10.1038/s41477-022-01177-z

參考文獻

[1] Ma L, Li Q, Xie Y, Jianyuan Zhao, Yi D, Guo S, Guo F, Wang J, Yang L, Cen S. Repurposing of HIV/HCV protease inhibitors against SARS-CoV-2 3CLpro. Antiviral Res. 2022 Nov;207:105419.

[2] Xie, J., He, H., Kong, W. et al. Targeting androgen receptor phase separation to overcome antiandrogen resistance. Nat Chem Biol 18, 1341–1350 (2022).

[3] Lu, G., Wang, X., Li, F. et al. Engineered biomimetic nanoparticles achieve targeted delivery and efficient metabolism-based synergistic therapy against glioblastoma. Nat Commun 13, 4214 (2022).

[4] Chen, J., Li, L., Liu, TY. et al. CPEB3 suppresses gastric cancer progression by inhibiting ADAR1-mediated RNA editing via localizing ADAR1 mRNA to P bodies. Oncogene 41, 4591–4605 (2022).

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