非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)Science應(yīng)用案例匯總

在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，了解小分子與蛋白質(zhì)之間的相互作用對(duì)于新藥發(fā)現(xiàn)、疾病治療及生物過(guò)程研究具有至關(guān)重要的意義。
 
與傳統(tǒng)方法相比，基于生物層干涉技術(shù)的Octet®非標(biāo)記分子互作系統(tǒng)采用“浸入即讀”的生物傳感器對(duì)樣品直接進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果更準(zhǔn)確，是美國(guó)藥典及中國(guó)藥審中心認(rèn)可的分子互作檢測(cè)方法的金標(biāo)準(zhǔn)之一。而且Octet®通量高、使用相對(duì)簡(jiǎn)單，在小分子化合物親和力檢測(cè)、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(guān)于小分子研究的優(yōu)秀文章。
 
Science
脂肪肝新靶點(diǎn)^[1]
中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所
肝細(xì)胞脂肪代謝對(duì)預(yù)防非酒精性脂肪性肝�。∟AFLD）和其他慢性代謝性疾病具有重要意義。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所黃波團(tuán)隊(duì)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(lái)拮抗脂肪生成，從而引導(dǎo)小鼠和人肝細(xì)胞將葡萄糖碳儲(chǔ)存為糖原。在這項(xiàng)機(jī)制研究中，發(fā)現(xiàn)UDPG通過(guò)SLC35F5轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入高爾基體后，誘導(dǎo)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(guò)Octet®對(duì)小鼠和人的脂肪酸合成過(guò)程中關(guān)鍵酶（S1P）與UDPG結(jié)合這一重要步驟進(jìn)行了驗(yàn)證，并提供了結(jié)合的直觀證據(jù)（圖1）。而S1P突變后與UDPG結(jié)合能力變?nèi)�，脂肪合成增加（圖2）。研究還利用Octet®檢測(cè)點(diǎn)突變結(jié)合界面的氨基酸殘基位點(diǎn)后的S1P與UDPG的結(jié)合，進(jìn)一步驗(yàn)證S1P-UDPG復(fù)合物結(jié)構(gòu)解析的結(jié)果。

圖1：通過(guò)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(jié)合解離曲線

圖2：S1P蛋白關(guān)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(jié)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(biāo)記分子互作系統(tǒng)來(lái)證明S1P與UDPG直接相互作用，可見(jiàn)Direct Binding是趨勢(shì)。
 
Science子刊
炎癥疾病藥物^[2]
華西醫(yī)院生物治療國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
葉昊宇/楊建洪團(tuán)隊(duì)與甲狀腺外科/甲狀（旁）腺疾病研究室吳文爽團(tuán)隊(duì)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(yù)措施。Gasdermin D （GSDMD） 是炎癥小體驅(qū)動(dòng)焦亡的重要介質(zhì)。首先通過(guò)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) NU6300 是一種有效的細(xì)胞焦亡的小分子抑制劑，接下來(lái)對(duì)NU6300相互作用靶點(diǎn)進(jìn)行了研究，通過(guò)Octet®系統(tǒng)證明NU6300與GSDMD相互作用，親和力KD為29.1μM，結(jié)合相關(guān)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：NU6300通過(guò)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(xì)胞焦亡。體內(nèi)研究進(jìn)一步證明了 NU6300 在改善葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎和提高脂多糖誘導(dǎo)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(dǎo)化合物的潛力。 圖3：通過(guò)SA傳感器固化Bio-GSDMD與不同濃度NU6300結(jié)合解離曲線
 
結(jié)合解離曲線呈現(xiàn)出良好的濃度梯度依賴(lài)性信號(hào)，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(shí)驗(yàn)檢測(cè)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(xué)
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(lèi)黃酮具有保肝作用。但是，確切的機(jī)制尚未明確。該研究旨在鑒定AVF中的活性黃酮類(lèi)化合物及其相應(yīng)的肝損傷靶點(diǎn)。采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)篩選出19種化合物和112個(gè)共同靶點(diǎn)�？赡艿陌械鞍装�括 ：COX2、ACHE、HSP90AA1、PIK3CG等。而COX2蛋白質(zhì)排名算法始終是這些結(jié)果中最好的。作為潛在靶標(biāo)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(rèn)化合物與靶標(biāo)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(guò)NTA傳感器固化COX2蛋白，高通量篩選黃酮類(lèi)化合物（部分COX2與化合物相互作用結(jié)合解離曲線）
 
本文樣品比較多，而Octet® 操作簡(jiǎn)單、通量高、檢測(cè)時(shí)間短、樣品消耗量低、無(wú)需手動(dòng)標(biāo)記即可直接參與分析和檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是一種很好的小分子化合物篩選方法。
  
 
為什么越來(lái)越多的小分子研究開(kāi)始使用Octet®? 

• 非標(biāo)記Direct Binding是趨勢(shì)，結(jié)果更準(zhǔn)確
• 快速測(cè)定親和力，更加定量化地表征分子互作
• 無(wú)洗滌步驟，可測(cè)弱親和力（解離快）
• 通量高，一次實(shí)驗(yàn)中對(duì)多樣本多濃度梯度同時(shí)進(jìn)行親和力檢測(cè)
• 寫(xiě)入了美國(guó)藥典和中國(guó)藥物評(píng)審中心的指導(dǎo)原則，文章多，認(rèn)可度廣
• 萬(wàn)金油技術(shù)，可以用與檢測(cè)DNA，小分子，蛋白質(zhì)等各種生物分子
• 操作簡(jiǎn)便，耗材及維護(hù)成本低

  《生物層干涉技術(shù)小分子應(yīng)用文集》詳細(xì)介紹了生物層干涉（BLI）技術(shù)的原理，及其在小分子領(lǐng)域的多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，并對(duì)BLI技術(shù)應(yīng)用于小分子研究的20余篇代表性文獻(xiàn)進(jìn)行了整理匯總：內(nèi)容涵蓋從防御機(jī)制到垂釣驗(yàn)證，再到小分子篩選、表征、優(yōu)化等多個(gè)方面，全展示了BLI技術(shù)在小分子研究中的強(qiáng)大潛力和實(shí)踐成果。
 
  
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-參考文獻(xiàn)-
[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