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雷公藤红素直接靶点研究经典案例解析

雷公藤红素直接靶点研究经典案例解析

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号

【概要描述】确定直接作用靶点是拔高中药小分子研究至关重要的一步,ABPP技术和人类蛋白质组芯片作为两种常用的技术手段在中药小分子靶点筛选中有着广泛的应用。

雷公藤红素直接靶点研究经典案例解析

【概要描述】确定直接作用靶点是拔高中药小分子研究至关重要的一步,ABPP技术和人类蛋白质组芯片作为两种常用的技术手段在中药小分子靶点筛选中有着广泛的应用。

  • 分类:华盈视角
  • 作者:小高
  • 来源:达吉特公众号
  • 发布时间:2023-01-05 14:46
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中医中药是个大宝库,由于很多中药本身具有明确的临床疗效,因此,只要对中药和中药单体化合物的治疗机理进行深入研究,不仅可以为开发新药物提供科学基础,而且对于认识疾病的发病机理和找到新的治疗靶点也将起到至关重要的作用。

在此列举了近期发表的部分中药小分子的高水平研究文章,我们可以看到,要想将中药小分子研究进一步拔高,寻找到其直接作用靶点是至关重要的一步

部分经典中药分子靶点文章

那么采用何种技术手段来实现中药小分子的直接靶点确认呢?在此以目前广受关注的热点天然产物雷公藤红素(Celastrol)的直接靶点发现为例,为大家介绍两种常见的技术手段:1)基于活性的蛋白质分析(Activity-based protein profiling,简称ABPP)技术;2)20K人类蛋白质组芯片技术。

|   01、ABPP技术发现雷公藤红素抗肝纤维化和脑缺血再灌注损伤的直接靶点

2021年9月,中国中医科学院中药研究所王继刚研究员在J Neuroinflammation(IF=9.587)上发表题为“Celastrol exerts a neuroprotective effect by directly binding to HMGB1 protein in cerebral ischemia-reperfusion”的研究文章。研究通过ABPP技术发现雷公藤红素通过直接结合HMGB1,在缺血缺氧微环境中阻断 HMGB1与其炎症受体的结合,从而抑制其促炎活性,在脑 I/R 损伤中表现出神经保护和抗炎作用。

图1 雷公藤红素治疗脑缺血再灌注损伤的直接靶点

2022年5月,该课题组在Acta Pharm Sin B(IF=14.911)上发表题为“Celastrol induces ferroptosis in activated HSCs to ameliorate hepatic fibrosis via targeting peroxiredoxins and HO-1”的研究文章。研究通过ABPP技术筛选结合CETSA和Pulldown+WB验证,发现雷公藤红素靶向PRDX并上调其在活化的肝星状细胞(HSC)中的表达,促进ROS产生和诱导活化的HSC铁死亡来发挥抗纤维化作用。

图2 雷公藤红素治疗肝纤维化的直接靶点

|   02、人类蛋白质组芯片发现雷公藤红素治疗心肌肥厚和胃癌的直接靶点

2020年2月,温州医科大学梁广教授在Circ Res(IF=23.213)上发表题为“Celastrol Attenuates Angiotensin II–Induced Cardiac Remodeling by Targeting STAT3”的文章。研究人员利用人类蛋白质组芯片筛选雷公藤红素互作蛋白,发现雷公藤红素通过结合于STAT3的第207位氨基酸抑制了Ang II诱导的STAT3核转移,通过结合于第635/637位氨基酸抑制了Ang II诱导的STAT3磷酸化,促进肥大纤维化相关基因的表达,发挥心脏保护功能。

图3 雷公藤红素治疗心肌肥厚的直接靶点

 

2020年8月,该课题组在Theranostics(IF=11.600)上发表题为“Celastrol induces ROS-mediated apoptosis via directly targeting peroxiredoxin-2 in gastric cancer cells”文章。研究人员利用人类蛋白质组芯片筛选雷公藤红素互作蛋白发现,雷公藤红素可直接结合并抑制PRDX2蛋白活性,进而上调氧化应激水平,最终达到杀伤胃癌细胞效果。

图4 雷公藤红素治疗胃癌的直接靶点

|   总结与讨论

1ABPP技术

在化学蛋白质组学技术中,最常用的是基于活性的蛋白质分析(Activity-based protein profiling,简称ABPP),该方法通过结合活性分子探针标记和串联质谱分析,实现靶蛋白的鉴定。该技术的优点在于:ABPP技术是基于活细胞的靶点鉴定技术,不同细胞类型和疾病状态下,中药小分子结合的靶点可能不一致,故ABPP技术鉴定的蛋白靶点可能更接近于真实天然条件下的靶点。

2)人类蛋白质组芯片

20K人类蛋白质组芯片是目前通量最高的蛋白质芯片,重组蛋白采用酵母表达系统,逐个进行表达与纯化鉴定。在芯片上每个蛋白质均设置技术重复,并设有多种质控点,确保实验体系稳定可靠。该芯片同样是小分子靶标研究中强有力的工具,该技术的优点在于:无需细胞培养和转染实验,可确定直接结合蛋白,无需质谱鉴定,一张芯片确定的靶点信息可能同时适用于其他疾病或细胞类型。

总之,ABPP技术和20K人类蛋白质组学作为筛选中药小分子靶点的两种技术手段,均有着自己独特的优势,也均有很多高水平文章的发表,具体采用哪种手段需结合我们具体的实验情况确定。

达吉特专注于药靶研究,可为您寻找药物靶点提供多种多样的专业的技术服务和解决方案,助您解决药物靶点-机理研究中的各种难题。

 

达吉特针对于中药及小分子药物研究,建立了一套完整的技术服务体系:

1)中药/复方的有效成分及代谢产物分离与鉴定;

2)血清/组织药代动力学分析

3)小分子化合物生物素批量标记

4) 小分子靶点筛选:20K芯片,DARTS/Pull down+质谱

5)药物调控信号通路筛选:磷酸化抗体芯片,蛋白质组学

6)网络药理学与计算机分子对接

7)SPR表面等离子共振(分子动力学)

8)天然产物化合物库与功能化合物筛选服务

|   相关文献

[1] Liu DD, Luo P, Gu L, et al. Celastrol exerts a neuroprotective effect by directly binding to HMGB1 protein in cerebral ischemia-reperfusion. J Neuroinflammation. 2021 Aug 9;18(1):174.

[2] Luo P, Liu D, Zhang Q, et al. Celastrol induces ferroptosis in activated HSCs to ameliorate hepatic fibrosis via targeting peroxiredoxins and HO-1. Acta Pharm Sin B. 2022 May;12(5):2300-2314.

[3] Ye S, Luo W, Khan ZA, et al. Celastrol Attenuates Angiotensin II-Induced Cardiac Remodeling by Targeting STAT3. Circ Res. 2020 Apr 10;126(8):1007-1023.

[4] Chen X, Zhao Y, Luo W, et al. Celastrol induces ROS-mediated apoptosis via directly targeting peroxiredoxin-2 in gastric cancer cells. Theranostics. 2020 Aug 15;10(22):10290-10308.

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