ArrayJet生物芯片點(diǎn)樣儀助力小分子化合物與RNA酶結(jié)合位點(diǎn)篩選

近年來(lái)，RNAs已成為小分子藥物靶點(diǎn)研究的熱點(diǎn)，這在一定程度上是由于細(xì)胞中絕大部分基因（85%）都被轉(zhuǎn)錄成RNA，相比之下，編碼蛋白質(zhì)的基因只占有約1-2%。最近有研究表明，不同種類(lèi)的RNA(如lncRNA、miRNA和mRNA)可以被藥物分子靶向。理想的RNA小分子靶標(biāo)應(yīng)同時(shí)具有配體性和功能性，在某些情況下，小分子靶向配體可以改變RNA的構(gòu)象和熱力學(xué)穩(wěn)定性從而導(dǎo)致RNA功能發(fā)生變化。一些位于5'非翻譯區(qū)的RNA四鏈體（rG4s）已經(jīng)被小分子靶向來(lái)抑制RNA翻譯過(guò)程，比如：美國(guó)FDA批準(zhǔn)的藥物--左氧氟沙星。RNA-G四鏈體（RNA G-quadruplex，RG4）是由富含串聯(lián)重復(fù)鳥(niǎo)嘌呤堿基（G）核苷酸鏈組成的一類(lèi)非經(jīng)典RNA高級(jí)結(jié)構(gòu)，其可以通過(guò)調(diào)控RNA剪切、轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯等過(guò)程調(diào)節(jié)基因表達(dá)，參與多項(xiàng)生命活動(dòng)和疾病的發(fā)生發(fā)展。DHX15是一種RNA解旋酶，可以促進(jìn)mRNA成熟以及核糖體生成，除此之外，也與一些癌癥息息相關(guān)，比如：前列腺癌、伯基特淋巴瘤和急性髓系白血病。但由于RNA解旋酶很難被小分子直接靶向，因此，開(kāi)發(fā)和研究能識(shí)別小分子化合物與RNA靶點(diǎn)結(jié)合的方法至關(guān)重要。

 

該文章于2023年7月刊登在預(yù)印本網(wǎng)站，作者來(lái)自于美國(guó)國(guó)家癌癥研究所，研究人員首先利用生物信息學(xué)方法在DHX15 mRNA的5'非翻譯區(qū)（5'UTR）發(fā)現(xiàn)了一個(gè)RG4區(qū)域，且通過(guò)化合物小分子微陣列（SMM）方法，找到了一個(gè)與DHX15 rG4特異性結(jié)合的化合物，作者使用英國(guó)ArrayJet生物芯片點(diǎn)樣儀將14802種感興趣的小分子化合物點(diǎn)印在環(huán)氧基修飾的載玻片上，點(diǎn)樣完成后使用封閉液對(duì)玻片進(jìn)行封閉2小時(shí)，然后分別與Cy5標(biāo)記的DHX15以及RG4競(jìng)爭(zhēng)性配體BRACO19孵育兩小時(shí)，反應(yīng)后使用PBS清洗玻片三次，并通過(guò)離心機(jī)加速干燥，數(shù)據(jù)使用法國(guó)Innopsys公司的生物芯片掃描儀InnoScan 1100AL在635nm處進(jìn)行熒光信號(hào)掃描和分析。根據(jù)熒光檢測(cè)結(jié)果以及RNA酶競(jìng)爭(zhēng)性實(shí)驗(yàn)篩選出17種候選化合物，在這些化合物中又通過(guò)光淬滅實(shí)驗(yàn)最終篩選出一種強(qiáng)有力結(jié)合的化合物，如圖1。同時(shí)為了確定小分子化合物與DHX15的結(jié)合強(qiáng)度，作者使用SPR技術(shù)來(lái)進(jìn)行分析，使用不同濃度的化合物進(jìn)行滴定，最終測(cè)得結(jié)合常數(shù)KD為12.6 ± 1 µM。

圖1.高通量篩選與DHX15 RG4結(jié)合的化合物。(A)使用化合物芯片篩選SMM的工作流程示意圖。采用競(jìng)爭(zhēng)性篩選的策略，在BRACO19存在/不存在的情況下孵育RNA。(B)篩選結(jié)果的散點(diǎn)圖，顯示存在/不存在BRACO19時(shí)z分?jǐn)?shù)的比較。(C)對(duì)SMM篩選的11號(hào)化合物進(jìn)行鑒定。(D)基于篩選數(shù)據(jù)集的11號(hào)化合物評(píng)分。

在這里，作者通過(guò)高通量小分子微陣列的方式發(fā)現(xiàn)了一種可以下調(diào)DHX15蛋白表達(dá)的化合物，而且此前尚未報(bào)道過(guò)有針對(duì)DHX15 mRNA的小分子探針。該方法為新藥研發(fā)過(guò)程即從靶標(biāo)識(shí)別到先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)提供了一種新的研究策略。

原文鏈接：https://doi.org/10.1101/2023.07.25.550542

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