一个技术,多种策略:ABPP如何支撑高水平靶点筛选研究?
分类:科学前沿 发布时间:2026-08-06 14:59:34 浏览量: 50
ABPP作为化学蛋白质组学的重要技术,已成为药物未知靶点发现的重要工具。本文结合最新研究案例,介绍炔基标记ABPP、竞争性ABPP、光交联ABPP及isoTOP-ABPP等策略,解析不同实验设计如何提升靶点筛选的准确性与分辨率。

药物靶点筛选是新药机制研究与成药性优化的核心环节。近年来,在小分子药物、天然产物以及创新药机制研究中,基于活性的蛋白质组学分析(Activity-Based Protein Profiling,ABPP)技术已成为高水平研究中应用最广泛的靶点筛选技术之一。随着探针设计和蛋白质组学技术的发展,ABPP也已从单一筛靶技术逐步发展出多种实验策略,以适应不同类型药物和不同研究目标的需求。


ABPP技术原理


ABPP的核心原理是通过化学修饰(炔基或光亲和基团)的活性小分子探针,在活细胞中原位捕获药物结合蛋白,经点击化学(Click Chemistry)富集与LC-MS/MS鉴定,实现药物结合靶点的无偏向筛选。


ABPP核心优势


相比于传统Pull down钓靶技术、基于酶解或温度处理筛选差异蛋白的非标记技术,ABPP具有以下独特优势:

实验体系:

  • 传统技术通常在细胞裂解物中进行实验;

  • ABPP技术能够在活细胞水平原位筛选药物靶点,更加真实地反映药物在复杂生物环境中的作用。

靶点捕获灵敏度:

  • 传统技术由于洗涤过程难以捕获瞬时结合或弱结合靶点;

  • 基于光交联ABPP,可将原本药靶短暂、可逆的非共价结合转化为共价结合,从而提高对瞬时结合与弱结合靶点的捕获能力。

应用场景:

  • 传统技术的实验设计固化单一,适配范围有限;

  • ABPP技术可通过不同功能基团标记探针、多位点修饰探针、竞争性验证体系等灵活的实验方案,实现药物共价靶标、非共价靶标及共价结合位点的多维度捕获与鉴定。

应用案例

1. 炔基标记ABPP——共价化合物靶点筛选的重要工具

炔基标记ABPP更适用于共价作用分子的靶点筛选,通过小分子与靶蛋白之间形成稳定共价连接,避免非共价结合在富集洗涤过程中解离,从而实现结合靶点的有效捕获与鉴定。

2025年,中南大学湘雅医院团队在 Advanced Science 发表研究,利用炔基标记ABPP策略解析共价FGFR抑制剂FIIN-2的直接作用靶点。研究者设计合成含炔基标签的FIIN-2探针(FP),并验证其保持与原型药物相似的生物活性。随后,通过ABPP技术系统鉴定FIIN-2结合蛋白,发现其可共价结合FGFR2/4、EGFR等已知靶点,并进一步发现AMPKα1等潜在新靶点。

该研究表明,炔基标记ABPP能够针对共价作用小分子实现结合蛋白及修饰位点的发现,为共价药物靶点筛选和作用机制解析提供重要技术支持。

1. 炔基标记ABPP——共价化合物靶点筛选的重要工具_画板 1_画板 1(3).jpg

2. 炔基标记+竞争组ABPP——降低假阳性的标准质控方案

随着研究的深入发展,仅依赖探针富集对于确定真正结合靶蛋白来说并不足够。通过设置探针组、竞争组和对照组,比较竞争前后蛋白富集水平变化,可有效排除非特异性结合蛋白。

2025年10月,深圳大学研究团队在Pharmacological Research发表研究,利用炔基标记的LZ22分子探针(SZU045),结合竞争性ABPP策略解析天然灵芝杂萜类化合物LZ22的直接作用靶点。研究设置DMSO对照组、探针组和原型药物竞争组,结果显示,约70 kDa处的探针标记条带在竞争组中明显减弱,而对照组中未见对应信号,证明原型药物能够竞争性抑制探针与靶蛋白结合。结合后续质谱鉴定,最终确定PABPC1为LZ22的直接作用靶点。

该研究表明,竞争组设计能够有效区分真实药物结合蛋白与非特异性背景蛋白,是提高ABPP靶点筛选准确性和可信度的关键策略。


2. 炔基标记+竞争组ABPP——降低假阳性的标准质控方案.jpg

3. 光交联ABPP+竞争组——升级进阶的全面靶点筛选方案

对于非共价或弱相互作用的小分子,光交联探针能够在紫外光照射下将可逆相互作用固定为稳定共价连接,结合竞争组设计能够兼顾靶点捕获的全面性与非特异性背景的去除,是目前应用广泛的升级型筛靶方案。

2025年10月,山东第一医科大学团队在Cell Communication and Signaling发表研究,设计并合成DNJ光亲和探针,结合光交联ABPP+竞争组策略解析天然生物碱1-脱氧野尻霉素(DNJ)的直接作用靶点。研究者首先证实探针保持与原型药物相近的生物活性,随后在活细胞中进行光交联标记,并设置探针组与游离DNJ竞争组进行比较。结果显示,游离DNJ能够剂量依赖性降低探针标记信号,证明探针标记具有良好的特异性。结合LC-MS/MS定量蛋白质组学分析,最终筛选并鉴定ATP5F1为DNJ的直接结合靶点。

该研究表明,光交联ABPP结合竞争组设计不仅能够稳定捕获非共价药物-蛋白相互作用,还可有效排除非特异性结合,提高靶点筛选的准确性和可信度。

3. 光交联ABPP+竞争组——升级进阶的全面靶点筛选方案.jpg

4. isoTOP-ABPP——结合位点级分辨率的共价靶点鉴定技术

随着化学蛋白质组学的发展,ABPP也不断衍生出更高分辨率的分析策略。相比传统ABPP用于鉴定结合蛋白,isoTOP-ABPP进一步结合位点定量分析,可精确解析药物修饰的氨基酸位点。

2026年5月,中国中医科学院中药研究所团队在 Journal of Advanced Research 发表研究,采用isoTOP-ABPP(竞争性半胱氨酸化学蛋白质组学)解析穿心莲内酯(AP)的共价作用靶点。研究通过IAA/DBIA探针结合LC-MS/MS,对药物竞争修饰的半胱氨酸位点进行定量分析,最终鉴定Ptges3为AP的主要共价靶点,并精确定位其结合位点为Cys58。

该研究证实,isoTOP-ABPP可应用于共价药物作用位点解析、选择性评价及新型共价靶点发现,为共价药物作用机制研究提供更加直接的分子证据。


达吉特专家评述 

从炔基标记到光交联探针,从竞争性实验到多位点探针设计,再到isoTOP-ABPP位点解析,ABPP已形成覆盖不同药物类型和不同研究需求的完整技术体系。

针对不同类型的小分子化合物及研究需求,达吉特可提供活细胞水平的炔基标记ABPP、光交联ABPP、竞争性ABPP、isoTOP-ABPP等多种实验设计方案,为药物靶点发现和机制研究提供完整的技术支持。

达吉特ABPP技术服务(1).jpg

从近年来的研究发文可以看出,ABPP已从单一靶点筛选技术逐步发展为集靶点发现、结合验证、位点解析于一体的化学蛋白质组学研究平台,其实验设计也正朝着更加精细化、定量化和多策略联合的方向发展。

微信图片_2026-08-06_153523_756.jpg

达吉特针对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/复方的有效成分高标准鉴定/活性成分定量

2) 空间药物分布与空间代谢组

3) 小分子化合物批量标记(生物素/炔基/荧光)

4) 小分子钓靶(标记法):20K人类蛋白组芯片/ ABPP/竞争性化学蛋白组

5) 小分子钓靶(非标记法):DARTS /Lip-MS/ CETSA

6) 膜蛋白靶点筛选技术:SPIDER / MPA/GPCR膜蛋白芯片

7) 药物调控通路筛选:磷酸化抗体芯片/磷酸化蛋白组

8) SPR表面等离子共振(分子动力学)

9) 药-靶结合位点分析:HDX氢氘交换质谱、共价结合位点质谱

10) 高通量筛药:类器官筛药、高内涵筛药、GPCR抑制剂/激动剂筛选

11) 以靶找药:虚拟筛选+HSPR筛化合物库、SPR筛中药活性成分

相关文献

1.Fu Y, Zhu D, Chen X, et al. Integrative Multi-Omics Approaches Reveal Selectivity Profiles and Molecular Mechanisms of FIIN-2, a Covalent FGFR Inhibitor. Adv Sci (Weinh). 2025;12(14):e2412578. doi:10.1002/advs.202412578

2.Cai D, Chen YY, Hu H, et al. Targeting PABPC1: A therapeutic strategy of natural Ganoderma meroterpenoid LZ22 against triple-negative breast cancer proliferation. Pharmacol Res. 2025;221:108004. doi:10.1016/j.phrs.2025.108004

3.Li X, Chen Y, Yang H, et al. Activity-based proteomics analysis revealed that DNJ directly targeted ATP5F1 to alleviate high glucose induced cardiomyocyte injury. Cell Commun Signal. Published online July 20, 2026. doi:10.1186/s12964-026-03077-7

4.Zhang Q, Zhang Y, Wang C, et al. Andrographolide attenuates pulmonary fibrosis by covalently targeting Ptges3 and disrupting the Ptges3-Hsp90-NF-κB axis. J Adv Res. Published online May 16, 2026. doi:10.1016/j.jare.2026.05.03