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活细胞ABPP筛靶策略

基于活性的蛋白质组学分析技术ABPP(Activity-Based Protein Profiling)ABPP技术是一种基于化合物探针与高通量质谱技术相结合的靶点筛选技术。相较于传统的蛋白质组学,ABPP基于一系列功能特异的化学探针,结合蛋白质谱技术,能够鉴定活细胞中化合物和蛋白质的相互作用。

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,能够真实反应复杂生物环境中的作用靶点。

图1:ABPP原理图.jpg

达吉特的ABPP技术平台

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。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。

图2-达吉特ABPP技术服务.jpg

(一)基于炔基修饰的ABPP

应用场景:

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。

技术优势:

相较于生物素标记的钓靶技术,炔基修饰不容易影响小分子的活性以及穿膜效果,也能在最大程度保持原始化合物活性。

研究案例:

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。

案例1:炔基ABPP.jpg

(二)基于光交联基团修饰的ABPP

应用场景:

对于非共价或弱相互作用的小分子,加入光敏基团的小分子光交联探针能够在紫外光照射下将药物与靶蛋白的互作固定为稳定的共价连接,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。光交联ABPP是目前应用最广泛的升级型筛靶方案之一,同时也是顶刊中天然产物靶点筛选的常用技术。

技术优势:

光交联ABPP的优势在于其灵敏度高,对低丰度蛋白、瞬时结合蛋白和弱结合蛋白检出友好;在活细胞水平进行靶点筛选,保留生理状态下的分子与蛋白相互作用,极大地突破了传统靶筛方法的局限性。

研究案例:

2022年2月,厦门大学生命科学学院林圣彩院士团队在顶级期刊《Nature》上发表了题为“Low-dose metformin targets the lysosomal AMPK pathway through PEN2”的研究文章。利用光亲和ABPP技术鉴定治疗2型糖尿病的一线药物——二甲双胍的互作靶蛋白,最终确定二甲双胍直接靶向PEN2,随后介导AMPK信号通路的激活,从而影响细胞中的代谢调节和相关疾病。

案例2(图1)-光交联-二甲双胍.jpg

2024年9月,上海交通大学医学院附属瑞金医院王卫庆教授团队同在《Nature》发表了题为“A brain-to-gut signal controls intestinal fat absorption”的研究文章。利用光亲和探针ABPP鉴定天然产物葛根素能够靶向GABRA1调控“脑-肠轴”,直接影响肠道对脂肪的吸收,有望成为治疗肥胖和代谢性疾病的新型药物。

案例2(图2)-光交联-葛根素.jpg

(三) isoTOP-ABPP

应用场景:

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。

技术优势:

isoTOP-ABPP技术能够在全蛋白组水平精准鉴定小分子化合物在复杂蛋白质组中结合靶蛋白的半胱氨酸位点。能够定量比较同一化合物对于不同靶点结合位点的占据效率,以评估其选择性,为药物结构优化提供指导。

研究案例:

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。

案例3:isoTOP ABPP.jpg

参考文献

  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. Ma T, Tian X, Zhang B, et al. Low-dose metformin targets the lysosomal AMPK pathway through PEN2. Nature. 2022;603(7899):159-165. doi:10.1038/s41586-022-04431-8

  3. Lyu Q, Xue W, Liu R, et al. A brain-to-gut signal controls intestinal fat absorption. Nature. 2024;634(8035):936-943. doi:10.1038/s41586-024-07929-5

  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.2026.05.038