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ABPP:基于活性的蛋白质组学分析服务
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ABPP:基于活性的蛋白质组学分析服务

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基于活性的蛋白质组学分析技术ABPP(Activity-Based Protein Profiling)是在点击化学和LC-MS质谱基础上发展起来小分子化合物靶点蛋白筛选技术。相较于常规的基于生物素(244.31Da)标记的Pulldown技术不同,ABPP技术是将小分子标记上分子量较小的炔基后处理细胞或动物,再通过简便高效的点击化学反应,在铜离子的催化下将结合上靶点蛋白的炔基小分子连接到带有叠氮的磁珠上,通过磁珠离心获取小分子靶向结合的靶点蛋白。

进一步,通过LC-MS分析出小分子的潜在靶点蛋白谱。由于炔基的基团很小,其标记的小分子不仅对其活性结构的影响小,而且对其溶解度及进入细胞的能力也几乎不存在干扰。因此,ABPP可以活细胞或活体动物组织内筛选小分子的结合靶点蛋白,是一种拥有广阔前景的小分子靶点筛选技术。

|   技术路线

|   技术优势

● 拥有完整的小分子炔基标记体系;

● 炔基修饰对小分子活性影响低;

● 可检测活细胞中结合蛋白

● 药-靶结合可视化展示

● 个性化数据分析

|   经典案例:ABPP技术发现雷公藤红素改善肝纤维化靶点

雷公藤红素是明星小分子天然产物,具有多靶点多功能性的特点。本研究发现雷公藤红素有改善肝纤维化的功能。为识别雷公藤红素的潜在靶点蛋白,探索其改善肝纤维化的具体机制,研究人员设计并合成了带有炔基基团的雷公藤红素探针(Cel-P)。进一步,将Cel-P与人LX-2进行孵育,提取蛋白后,通过点击化学将Cel-P连接到带有叠氮的磁珠上进行Pulldown和质谱实验(即为ABPP)。ABPP实验发现Cel-P直接与过氧化还原蛋白(PRDX)家族成员有广泛的结合,还可与血红素加氧酶 1 (HO-1)直接结合。

通过一系列的功能实验,研究人员最终证实雷公藤红素在不影响蛋白表达的情况下,可以通过修饰其活性半胱氨酸位点Cys83 和 Cys173来抑制PRDX蛋白的酶活性,进而增加活化的小鼠肝星状细胞HSC中ROS的含量。此外,雷公藤红素还可通过结合并上调HO-1的表达增加Fe2+和脂质过氧化物LPO的累积。这些物质的累积可以进一步诱导活化的HSC发生铁凋亡,从而改善肝纤维化的症状。

 

该研究通过揭示雷公藤红素改善肝纤维化的直接蛋白靶点和分子机制,为雷公藤红素用于肝纤维化治疗提供了重要依据。

|   代表性文献

[1] Dong Xi, Lu Shan, Tian Yu, et al. Bavachinin protects the liver in NAFLD by promoting regeneration via targeting PCNA. J Adv Res, 2024, 55: 131-144.(IF=10.7)

本研究利用点击化学活性蛋白分析(ABPP)技术,识别PCNA为Bavachinin (BVC) 的作用靶点,BVC与PCNA结合,促进其与DNA聚合酶δ的相互作用和促再生作用,从而发挥对HFD引起的肝损伤的保护作用。

[2] Zheng Zu-Guo, Xu Yin-Yue, Liu Wen-Ping, et al. Discovery of a potent allosteric activator of DGKQ that ameliorates obesity-induced insulin resistance via the sn-1,2-DAG-PKCε signaling axis. Cell Metab, 2023, 35: 101-117.e11.(IF=29)

本研究筛选并鉴定了可以改善肥胖引起的高脂血症、肝脂肪变性和胰岛素抵抗的植物化学物质白术内酯 II (AT II)。此外,使用ABPP技术,研究人员筛选到AT II的直接靶点DGKQ。AT II作用于 DGKQ CRD 和 PH 结构域中的新型药物结合口袋,从而变构调节其激酶活性。这些发现表明 AT II 是一种很有前途的先导化合物,可以改善肥胖引起的胰岛素抵抗。

[3] Luo Piao, Zhang Qian, Zhong Tian-Yu, et al. Celastrol mitigates inflammation in sepsis by inhibiting the PKM2-dependent Warburg effect. Mil Med Res, 2022, 9: 22.(IF=21.1)

本研究使用ABPP技术筛选出Celastrol通过靶向 PKM2 和 HMGB1 蛋白抑制脓毒症中的炎症和 Warburg 效应。

[4] Spradlin Jessica N, Hu Xirui, Ward Carl C, et al. Harnessing the anti-cancer natural product nimbolide for targeted protein degradation. Nat Chem Biol, 2019, 15: 747-755.(IF=14.8)

本研究使用ABPP技术发现Nimbolide与一种新型功能性半胱氨酸结合,该功能性半胱氨酸对于 E3 泛素连接酶 RNF114 中的底物识别至关重要。 Nimbolide 通过破坏 RNF114 底物识别来部分损害乳腺癌细胞增殖,从而抑制泛素化和 p21 等肿瘤抑制因子的降解,此研究强调了 ABPP 技术在发现天然产物用于癌症治疗和靶向蛋白质降解应用的独特药物模式用途。

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发布时间:2021-08-11 17:21:10

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发布时间:2023-06-09 17:38:30
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