banner

随着分子互作技术的不断发展,大规模准确迅速地在复杂的生命体系内对靶标蛋白进行实时可视化研究变得日益迫切,尤其是完成对靶蛋白活性位点的鉴定。

ABPP技术(Activity-based Protein Profiling,活性蛋白质表达谱)在此背景下横空出世,它可以在复杂的蛋白质组体系中直接获取某类蛋白质的活性功能信息。ABPP的核心在于使用特定的“活性分子探针”(Activity-based Probes, ABPs)来识别和标记具有特定生物活性的蛋白质,这些探针能够与蛋白质的活性位点特异性结合并进行共价修饰。通过这种方式,ABPP能够在复杂的生物样本中直接探测到目标蛋白的功能状态,而不仅仅是其表达水平,由于ABPs修饰了靶标蛋白的活性中心,因此可以在复杂的环境中通过研究探针对靶标蛋白的标记得到靶蛋白的信息。

1.活性反应基团:其作用是在探针分子进入靶点蛋白活性中心后,通过反应将探针分子共价修饰在靶点蛋白的活性中心,探针分子与蛋白紧密连接的关键。

2.链接基团:一段柔性的链状结构,在活性基团和报告基团间创造足够的空间,保持分子活性,提高标记效率。

3.报告标签:方便简单快速的识别或纯化被标记蛋白。常见的有荧光基团和生物素。

活性探针

一、分子探针设计

分子探针的设计主要包括两类,一是活性化合物中能够与靶蛋白共价结合,这种结合稳定且不可逆,另外一种是活性化合物与靶点蛋白通过离子键、范德华力等非共价键形成结合,这种作用相对较弱,不稳定且可逆。第一类相对简单,第二类在探针设计上需要引入在紫外线照射下与靶标蛋白形成共价键的光反应基团,在反应基团选择性地与靶标蛋白非共价键结合后,紫外光照射使反应基团上的光交联基团产生自由基,与附近的氨基酸残基发生交联,从而实现ABPs对靶标蛋的共价标记。这种技术也被称为光亲和标记(PAL)。

abpp的原理

二、ABPP与生物正交反应

在ABPP技术发展初期,将ABPs和报告基团直接连在一起与靶标蛋白结合,导致探针分子量过大,对ABPs与靶标蛋白的结合效率产生负面影响,不利于对靶标蛋白的监测与示踪同时大分子量的基团不利于ABPs透过细胞膜进入细胞内发挥功能 。

随着生物正交反应的发展,报告基团逐渐发展为惰性体积较小的正交反应基团,将小分子药物进行炔烃修饰,添加至细胞或组织中,甚至是实验动物体内,待药物分子与靶点蛋白充分结合,提取蛋白裂解液,通过点击化学反应,将叠氮生物素与小分子药物连接,这样可以减少活性分子探针的空间位阻,有利于探针保持原有的生物活性,简化探针的合成步骤,增加探针的标记效率。

abpp的原理

三、案例介绍

1.ABPP助力发现雷公藤红素抑制pkm2依赖的Warburg效应减轻脓毒症炎症

文献:Celastrol mitigates infammation in sepsis by inhibiting the PKM2-dependent Warburg efect

该研究借助ABPP技术筛选了雷公藤红素(Cel)的潜在蛋白靶点,并通过CETSA和SPR等验证了Cel与潜在靶点的结合,进一步通过点突变和功能验证明确了Cel通过靶向PKM2和HMGB1 蛋白抑制脓毒症中的炎症和Warburg效应。

ABPP案例图
分割线

2.ABPP助力发现葫芦素B抑制结膜黑色素瘤的直接靶点

文献:Cucurbitacin B-induced G2-M cell cycle arrest of conjunctival melanoma cells mediated by GRP78–FOXM1–KIF20A pathway

文章新颖的使用ABPP技术将所研究的小分子进行生物素修饰,通过小分子pull down实验鉴定到潜在靶点。并通过MST(微量热泳动)成功进行了验证。

ABPP案例图

四、ABPP相关服务

小分子靶点筛选 小分子pull down
预测结合 分子对接
定量判断结合亲和力 MST微量热泳动
Octet RED384系统 BLI分子互作
基因表型互作 分子互作技术专题
检测制备标记 抗体服务专题