在生命科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域,質(zhì)譜技術(shù)與結(jié)構(gòu)生物學(xué)的深度交融,正悄然重塑藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的范式。傳統(tǒng)靶點(diǎn)垂釣方法往往需要對(duì)小分子進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)修飾,這不僅耗費(fèi)大量時(shí)間和精力,還可能干擾小分子的天然生物活性,從而影響研究結(jié)果的準(zhǔn)確性。與之形成鮮明對(duì)比的是,限制性酶解-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(Limited Proteolysis-Mass Spectrometry,LiP-MS)憑借其免標(biāo)記、高分辨率的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),迅速崛起為探索藥物-靶點(diǎn)相互作用的關(guān)鍵利器。
技術(shù)原理:捕捉分子結(jié)合的細(xì)微信號(hào) LiP-MS技術(shù)的核心邏輯源于一個(gè)精妙的生物學(xué)現(xiàn)象:當(dāng)小分子配體特異性結(jié)合到靶蛋白上時(shí),會(huì)引發(fā)靶蛋白構(gòu)象發(fā)生微妙變化,進(jìn)而增強(qiáng)其空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這種構(gòu)象變化會(huì)直接反映在蛋白酶切割位點(diǎn)的可及性上。該技術(shù)采用雙重酶解策略,先利用蛋白酶K對(duì)樣本進(jìn)行有限酶解,隨后使用胰蛋白酶進(jìn)行完全消化。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的肽段豐度差異,能夠?qū)⑿》肿釉诎械鞍咨系慕Y(jié)合區(qū)域精準(zhǔn)定位到12個(gè)氨基酸的尺度,且無需對(duì)小分子進(jìn)行任何修飾,充分保留其天然活性。 實(shí)驗(yàn)流程:嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的探索路徑 LiP-MS實(shí)驗(yàn)是一個(gè)環(huán)環(huán)相扣的系統(tǒng)工程,涵蓋蛋白提取、小分子-蛋白孵育、有限酶解與質(zhì)譜分析等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)分析階段,借助LiP-Quant框架整合劑量-響應(yīng)曲線、蛋白頻率庫等多種特征,可準(zhǔn)確計(jì)算靶點(diǎn)的置信度。同時(shí),研究人員還會(huì)通過CETSA、SPR等多種技術(shù)手段對(duì)潛在靶點(diǎn)進(jìn)行交叉驗(yàn)證,確保研究結(jié)果的可靠性。在紫堇靈抗胰腺纖維化的研究中,科研團(tuán)隊(duì)正是通過LiP-MS技術(shù)篩選出PSMA2作為潛在靶點(diǎn),并通過基因敲低實(shí)驗(yàn),從細(xì)胞學(xué)層面證實(shí)了該靶點(diǎn)的功能。
前沿應(yīng)用:解鎖生命奧秘的新鑰匙 在腫瘤代謝研究領(lǐng)域,針對(duì)結(jié)直腸癌的研究中,LiP-MS成功鎖定了油酸和異膽酸的直接靶點(diǎn)——烯醇化酶ENO1和脆性X相關(guān)蛋白FXR1,為揭示腫瘤代謝重編程機(jī)制提供了全新視角。在神經(jīng)退行性疾病研究方面,通過分析小鼠腦脊液,LiP-MS發(fā)現(xiàn)了6種高置信度的神經(jīng)退行相關(guān)蛋白,其中YWHAB和YWHAZ被證實(shí)可作為阿爾茨海默癥的早期診斷標(biāo)志物。 技術(shù)特性:優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)并存 LiP-MS技術(shù)具有免標(biāo)記檢測(cè)、高空間分辨率、適用弱親和力互作以及樣本兼容性強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)。然而,該技術(shù)也面臨著一些挑戰(zhàn),如假陽性結(jié)果的控制、膜蛋白覆蓋度較低以及低豐度蛋白檢測(cè)困難等問題。不過,研究人員已經(jīng)探索出一系列優(yōu)化策略,如采用多劑量設(shè)計(jì)、在裂解緩沖液中添加去垢劑等,以提升技術(shù)的可靠性和適用性。
未來展望:邁向智能化與集成化 隨著人工智能技術(shù)的蓬勃發(fā)展,LiP-MS有望與AlphaFold2預(yù)測(cè)模型和圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析深度結(jié)合,實(shí)現(xiàn)AI輔助的靶點(diǎn)預(yù)測(cè)。同時(shí),通過與多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合以及單細(xì)胞分析技術(shù)的融合,LiP-MS將進(jìn)一步深化我們對(duì)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)通訊機(jī)制的理解,朝著藥物靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)通用平臺(tái)的方向不斷邁進(jìn),為攻克“不可成藥”靶點(diǎn)難題帶來新的曙光。
研錦生物可以利用基于靶點(diǎn)或小分子結(jié)構(gòu)的藥物設(shè)計(jì)方法,對(duì)可購買化合物、天然產(chǎn)物等數(shù)據(jù)庫進(jìn)行虛擬篩選,并獲得潛在活性的化合物列表供進(jìn)一步活性實(shí)驗(yàn)確證。面向制藥企業(yè)和科研院所,可提供一站式的早期藥物研發(fā)服務(wù),包括虛擬藥物篩選、先導(dǎo)優(yōu)化、靶標(biāo)預(yù)測(cè)、 動(dòng)力學(xué)模擬等,涉及小分子化學(xué)藥、生物藥、中藥等多種新藥類型,為您提供優(yōu)質(zhì)的藥物發(fā)現(xiàn)服務(wù)