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编号:238233
基于化学蛋白组学发现天然产物作用靶点的方法探析
http://www.100md.com 2021年5月27日 南京中医药大学学报 2021年第3期
基团,配体,靶标,1基于亲和探针的天然产物靶点发现方法,1固定化探针,2基于活性的探针,3光亲和探针,2基于非修饰探针的天然产物靶点方法,1基于蛋白质氧化还原速率的方法,2基于蛋白质对内切酶敏感性的方法,3基于蛋
     陈秀珍,严馨宇,喻程郦,张毅楠

    (南京中医药大学药学院,江苏 南京 210023)

    中医药源自中华民族几千年的健康养生理念及实践经验总结,其产生疗效主要依靠天然原材料所含有的各种化学成分对有机体产生药理作用[1]。从中医药和世界各民族传统医学出发,或者从随着科学技术进步发现的新天然资源出发,天然产物及其衍生物为药物研发提供了重要的资源,创制了许多不可或缺的药物。与合成类杂环药物相比,源于天然产物及衍生物的药物在结构多样性、活性独特性等方面具有显著优势[2-4]。天然药物发现过程中,往往先发现它们的表型活性,遵循正向药理学的研究途径。与使用靶蛋白高通量筛选发现先导化合物,进而依次推进细胞、组织、动物、人体试验的小分子合成药物,具有显然的区别。

    现代药物发现过程中,一般要明确药物的具体作用靶蛋白,这有助于深入地阐明药物的作用机制、识别潜在毒性、克服可能的耐药机制。因此天然产物表型活性明确后,往往要通过不同手段发现其作用靶点,从而通过结构改造提高活性和规避各种毒副作用。与此同时,这个过程还有可能帮助发现疾病所对应的新作用靶点,是天然药物开发应用的关键步骤[5-6]。

    传统的X射线晶体衍射、核磁共振技术仅可用于单一蛋白靶点的分析,对从诸如细胞等复杂生物系统中进行靶点分析往往需要借助质谱技术[7-8]。化学蛋白质组学是基于质谱的蛋白质组学的重要分支,包含多种用于捕获并鉴定天然产物靶蛋白的方法。基于活性的蛋白质组分析(Activity-based protein profiling,ABPP)在1999年被提出,最早被用于研究体内丝氨酸水解酶,随后其潜在的药物靶标鉴定功能被开发,并随着亲和探针合成技术的进步,亲和探针化学蛋白组学成为鉴定天然产物作用靶点的主流方法[9]。探针的设计合成涉及对天然产物分子的修饰改造,这可能影响小分子的特异性和亲和力,因此近年来一些基于蛋白质结构稳定性的非修饰探针化学蛋白质组学(Modification-free chemoproteomics)应运而生[10]。本文将对这两类主要的天然产物作用靶点发现方法进行综述,详细探讨它们的原理、实验流程、优缺点和应用范围,并探讨化学蛋白质组学在天然产物靶点鉴定的可能发展方向。

    1 基于亲和探针的天然产物靶点发现方法

    亲和探针化学蛋白质组学融合了合成化学、细胞生物学和质谱分析等交叉方法,可用于全面捕获小分子的多个靶标蛋白,它一般包含三个关键步骤:①亲和探针的设计和合成;②目标蛋白捕获与亲和层析分离;③质谱技术鉴定作用靶点信息 ......

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