CDI HuProt人類蛋白質(zhì)組芯片對(duì)砒霜抗腫瘤機(jī)制的研究

通過(guò)HuProt^TM人類蛋白質(zhì)組芯片(由博翀生物提供)，上海交通大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)砒霜（三氧化二砷，As₂O₃）可以明顯抑制腫瘤細(xì)胞中糖酵解通路限速酶己糖激酶2（HK2: hexokinase-20）的活性而影響細(xì)胞代謝，最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的凋亡。這一研究成果于11月23日在美國(guó)科學(xué)院院報(bào)（PNAS）上在線發(fā)表。

經(jīng)過(guò)幾代中國(guó)科學(xué)家的努力，As₂O₃在治療APL（急性早幼粒細(xì)胞白血�。┥先〉昧孙@著的成功，其藥物作用靶點(diǎn)和分子機(jī)制均已闡明。除APL外，大量已有的研究表明As2O3在其它多種惡性腫瘤的治療方面也有較大的潛力，但相關(guān)機(jī)制不清。As2O3在細(xì)胞內(nèi)的作用可能非常廣泛，采用高通量技術(shù)手段，從系統(tǒng)層次揭示其作用機(jī)制是有效的研究策略。

以往的研究采用As₂O₃處理細(xì)胞，通過(guò)分析轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的變化來(lái)解讀As₂O₃如何影響眾多的分子通路。這些研究可以給出一些有價(jià)值的信息，但均為As2O3處理后所觀察到的間接變化，仍然不能告訴我們As₂O₃作用中最重要的信息：具體的靶標(biāo)蛋白質(zhì)是哪些？ 

利用包含~17,000個(gè)重組人蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)組芯片，本文作者發(fā)展了一套基于蛋白質(zhì)組芯片的小分子相互作用蛋白質(zhì)快速發(fā)現(xiàn)技術(shù)。通過(guò)全局性掃描，發(fā)現(xiàn)了360個(gè)As₂O₃直接作用蛋白。而此前幾十年的研究中全世界的研究者所發(fā)現(xiàn)的砷直接相互作用蛋白質(zhì)總數(shù)不超過(guò)20個(gè)。進(jìn)一步通過(guò)生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn)As₂O₃能影響一系列通路，其中最顯著的是糖酵解通路。與正常細(xì)胞不同，即使在有氧的情況下，腫瘤細(xì)胞中的糖酵解也普遍存在，這一現(xiàn)象被稱之為Warburg效應(yīng)。本研究表明As₂O₃能與糖酵解通路中的絕大部分蛋白質(zhì)發(fā)生直接相互作用。As₂O₃在體外和體內(nèi)均能顯著地抑制腫瘤細(xì)胞糖酵解的限速酶己糖激酶2（HK2）的活性，進(jìn)而影響代謝并最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的凋亡。同時(shí)采用質(zhì)譜鑒定了HK2與As₂O₃的結(jié)合位點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)生物學(xué)的角度給出了As₂O₃是如何通過(guò)相互作用而影響HK2活性的解釋。

As₂O₃直接相互作用蛋白質(zhì)全局性發(fā)現(xiàn)研究的成功表明蛋白質(zhì)芯片平臺(tái)是快速、全局尋找藥物靶標(biāo)的強(qiáng)有力工具。蛋白質(zhì)芯片有很好的通用性，將可應(yīng)用于一系列重要藥物分子的直接相互作用蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，尤其是源自中醫(yī)藥寶庫(kù)的藥物分子，助推精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。本研究中所找到的眾多As₂O₃靶標(biāo)蛋白也將為后續(xù)As₂O₃在除APL外的其它腫瘤治療上的應(yīng)用提供指引。

HuProt^TM人類蛋白質(zhì)組芯片源自美國(guó)約翰 · 霍普金斯大學(xué)，含有~20,000個(gè)人全長(zhǎng)重組蛋白質(zhì)，是目前為止最高通量的人重組蛋白質(zhì)芯片。目前已應(yīng)用于多個(gè)研究領(lǐng)域，如血清標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)、蛋白-蛋白相互作用（PPI）、蛋白-小分子、蛋白-RNA/DNA相互作用以及翻譯后修飾等通路和功能的研究。2014年廣州博翀生物科技有限公司正式成為美國(guó)CDI人類蛋白質(zhì)組芯片中國(guó)區(qū)代理商。

文章鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2015/11/20/1521316112.full.pdf