非標記分子互作系統(tǒng)Science應用案例匯總

在生命科學研究領域，了解小分子與蛋白質(zhì)之間的相互作用對于新藥發(fā)現(xiàn)、疾病治療及生物過程研究具有至關重要的意義。
 
與傳統(tǒng)方法相比，基于生物層干涉技術的Octet®非標記分子互作系統(tǒng)采用“浸入即讀”的生物傳感器對樣品直接進行檢測，結果更準確，是美國藥典及中國藥審中心認可的分子互作檢測方法的金標準之一。而且Octet®通量高、使用相對簡單，在小分子化合物親和力檢測、藥物篩選中發(fā)揮了重要作用。
今天，讓我們一同欣賞幾篇2024年發(fā)表的關于小分子研究的優(yōu)秀文章。
 
Science
脂肪肝新靶點^[1]
中國醫(yī)學科學院基礎醫(yī)學研究所
肝細胞脂肪代謝對預防非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和其他慢性代謝性疾病具有重要意義。中國醫(yī)學科學院基礎醫(yī)學研究所黃波團隊研究發(fā)現(xiàn)，糖原合成使用其中間代謝物尿苷二磷酸葡萄糖（UDPG）來拮抗脂肪生成，從而引導小鼠和人肝細胞將葡萄糖碳儲存為糖原。在這項機制研究中，發(fā)現(xiàn)UDPG通過SLC35F5轉運進入高爾基體后，誘導蛋白酶S1P的泛素化降解，從而阻斷活性形式SREBP1c的生成，最終抑制脂肪酸的合成。通過Octet®對小鼠和人的脂肪酸合成過程中關鍵酶（S1P）與UDPG結合這一重要步驟進行了驗證，并提供了結合的直觀證據(jù)（圖1）。而S1P突變后與UDPG結合能力變?nèi)酰�脂肪合成增加（圖2）。研究還利用Octet®檢測點突變結合界面的氨基酸殘基位點后的S1P與UDPG的結合，進一步驗證S1P-UDPG復合物結構解析的結果。

圖1：通過SA傳感器固化小鼠（a）和人（b）的S1P蛋白分別與不同濃度UDPG結合解離曲線

圖2：S1P蛋白關鍵氨基酸突變(N438A or T593A)后，小鼠（c-d）和人（e）S1P蛋白與不同濃度UDPG結合解離曲線
 
原文大量Pulldown以及CO-IP數(shù)據(jù)，但作者仍選擇用Octet®非標記分子互作系統(tǒng)來證明S1P與UDPG直接相互作用，可見Direct Binding是趨勢。
 
Science子刊
炎癥疾病藥物^[2]
華西醫(yī)院生物治療國家重點實驗室
葉昊宇/楊建洪團隊與甲狀腺外科/甲狀（旁）腺疾病研究室吳文爽團隊揭示了一種新型GSDMD抑制劑NU6300，并有望作為炎癥性疾病的潛在干預措施。Gasdermin D （GSDMD） 是炎癥小體驅(qū)動焦亡的重要介質(zhì)。首先通過細胞實驗發(fā)現(xiàn) NU6300 是一種有效的細胞焦亡的小分子抑制劑，接下來對NU6300相互作用靶點進行了研究，通過Octet®系統(tǒng)證明NU6300與GSDMD相互作用，親和力KD為29.1μM，結合相關細胞實驗得出結論：NU6300通過阻斷GSDMD裂解和棕櫚�；�，阻礙 N 端 GSDMD 的膜定位和寡聚化，最終抑制細胞焦亡。體內(nèi)研究進一步證明了 NU6300 在改善葡聚糖硫酸鈉誘導的結腸炎和提高脂多糖誘導的敗血癥存活率方面的功效�？傮w而言，這些發(fā)現(xiàn)凸顯了NU6300作為治療炎癥性疾病的有前途的先導化合物的潛力。 圖3：通過SA傳感器固化Bio-GSDMD與不同濃度NU6300結合解離曲線
 
結合解離曲線呈現(xiàn)出良好的濃度梯度依賴性信號，且曲線平滑，信噪比較低，穩(wěn)態(tài)呈現(xiàn)完美的拋物線狀，體現(xiàn)了Octet®在蛋白與小分子實驗檢測中良好的特異性。
 
Journal of Ethno-pharmacology
中藥活性成分^[3]
南京中醫(yī)藥大學
羅布麻葉(Apocyni Veneti Folium , AVF)是一種流行的傳統(tǒng)中藥 （TCM），以其舒緩肝臟和神經(jīng)以及清熱利水的作用而聞名。其活性成分類黃酮具有保肝作用。但是，確切的機制尚未明確。該研究旨在鑒定AVF中的活性黃酮類化合物及其相應的肝損傷靶點。采用網(wǎng)絡藥理學篩選出19種化合物和112個共同靶點。可能的靶蛋白包括 ：COX2、ACHE、HSP90AA1、PIK3CG等。而COX2蛋白質(zhì)排名算法始終是這些結果中最好的。作為潛在靶標之一，COX2（別名PTGS2）被12種化合物（黃芪素、芹菜素、木犀草素等）靶向。在這里，Octet®用于確認化合物與靶標之間的直接相互作用，其中化合物黃芪素、異槲皮素和金絲桃苷與COX2 的親和力更高。
  圖3：通過NTA傳感器固化COX2蛋白，高通量篩選黃酮類化合物（部分COX2與化合物相互作用結合解離曲線）
 
本文樣品比較多，而Octet® 操作簡單、通量高、檢測時間短、樣品消耗量低、無需手動標記即可直接參與分析和檢測等優(yōu)點，是一種很好的小分子化合物篩選方法。
  
 
為什么越來越多的小分子研究開始使用Octet®? 

• 非標記Direct Binding是趨勢，結果更準確
• 快速測定親和力，更加定量化地表征分子互作
• 無洗滌步驟，可測弱親和力（解離快）
• 通量高，一次實驗中對多樣本多濃度梯度同時進行親和力檢測
• 寫入了美國藥典和中國藥物評審中心的指導原則，文章多，認可度廣
• 萬金油技術，可以用與檢測DNA，小分子，蛋白質(zhì)等各種生物分子
• 操作簡便，耗材及維護成本低

  《生物層干涉技術小分子應用文集》詳細介紹了生物層干涉（BLI）技術的原理，及其在小分子領域的多個應用場景，并對BLI技術應用于小分子研究的20余篇代表性文獻進行了整理匯總：內(nèi)容涵蓋從防御機制到垂釣驗證，再到小分子篩選、表征、優(yōu)化等多個方面，全展示了BLI技術在小分子研究中的強大潛力和實踐成果。
 
  
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-參考文獻-
[1] Hepatic glycogenesis antagonizes lipogenesis by blocking S1P via UDPG.Science,2024
[2] NU6300 covalently reacts with cysteine- 191 of gasdermin D to block its cleavage and palmitoylation. SCIENCE ADVANCES,2024
[3] Discovery and validation of COX2 as a target of flavonoids in Apocyni Veneti Folium: Implications for the treatment of liver injury. Journal of Ethnopharmacology, 2024