非標記方法已經(jīng)成為探索小分子靶點(diǎn)識別的重要技術(shù)，尤其適用于結構修飾受限的天然小分子化合物。非標記藥物靶標發(fā)現技術(shù)聚焦于小分子結合后引發(fā)的靶蛋白穩定性變化，如熱穩定性、抗水解能力或化學(xué)穩定性的變化。通過(guò)先進(jìn)的蛋白質(zhì)組學(xué)分析策略，能夠精準捕捉這些微妙變化，進(jìn)而揭示出隱藏的靶蛋白身份。具體而言，非標記靶點(diǎn)鑒定工具箱中包含了諸如DARTS（藥物親和響應靶標穩定性分析）、SPROX（基于氧化速率的蛋白質(zhì)穩定性評估）以及CETSA（細胞熱位移分析）或TPP（熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析）等先進(jìn)技術(shù)。這些方法各有千秋，通過(guò)不同機制監測蛋白質(zhì)在小分子結合后的穩定性變化，為藥物作用機制的闡明及新靶點(diǎn)的發(fā)現提供了新穎且高效的途徑。這些技術(shù)的融合應用，拓寬了靶點(diǎn)鑒定的邊界，也為藥物研發(fā)領(lǐng)域的創(chuàng )新注入了新的活力。
圖一 非標記藥物靶標發(fā)現技術(shù)
1.DARTS（藥物親和響應靶標穩定性分析）
2009年，Lomenick團隊創(chuàng )新性地推出了DARTS技術(shù)，旨在精準定位小分子藥物的直接作用靶點(diǎn)。該技術(shù)基于一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現：當藥物與靶蛋白緊密結合時(shí)，靶蛋白對蛋白酶的敏感性顯著(zhù)降低，展現出增強的穩定性與抗水解能力。實(shí)驗中，他們選用枯草桿菌蛋白酶作為工具，針對雷帕霉素與FK506的共同靶點(diǎn)FKBP12進(jìn)行測試。結果顯示，FKBP12與這兩種藥物結合后，其抗蛋白酶水解能力顯著(zhù)增強，有力證實(shí)了DARTS技術(shù)在靶點(diǎn)鑒定中的有效性和可靠性。尤為值得一提的是，DARTS方法無(wú)需對小分子化合物進(jìn)行復雜的結構標記，大大拓寬了其應用范圍，展現出極高的普適性和實(shí)用性。
隨著(zhù)DARTS技術(shù)的深入發(fā)展，其應用領(lǐng)域已經(jīng)拓展至天然產(chǎn)物的靶點(diǎn)鑒定。Morretta等研究表明，利用DARTS技術(shù)成功揭示了軟珊瑚屬Sinularia中分離的二萜5-epi-sinuleptolide作用于肌動(dòng)蛋白Actin，通過(guò)干擾肌動(dòng)蛋白骨架實(shí)現抗癌效果。Cai等則通過(guò)DARTS確認了樺木酸(BA)靶向葡萄糖調節蛋白78(GRP78)，激活內質(zhì)網(wǎng)應激誘導的細胞凋亡路徑。Wang等的研究進(jìn)一步展示了DARTS在鑒定鹽霉素功能性靶點(diǎn)核仁素(NCL)中的作用，該靶點(diǎn)涉及抑制神經(jīng)母細胞瘤干細胞活性。為提升DARTS的蛋白質(zhì)覆蓋率，研究人員將DARTS樣品與蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析相結合，有效拓寬了靶點(diǎn)鑒定范圍。例如，隱丹參酮和牛蒡子苷元的靶點(diǎn)分別被鑒定為FK506結合蛋白1A(FKBP1A)和蛋白磷酸酶2A(PP2A)。盡管DARTS在天然產(chǎn)物靶點(diǎn)鑒定中展現出巨大潛力，但其對低豐度靶點(diǎn)的檢測能力受限，且靶蛋白水解敏感性和蛋白酶、細胞裂解液的選擇均可能影響技術(shù)效果，這些挑戰仍需進(jìn)一步研究和優(yōu)化。
2、SPROX（基于氧化速率的蛋白質(zhì)穩定性評估）
SPROX技術(shù)基于過(guò)氧化氫誘導的甲硫氨酸氧化，在化學(xué)變性劑存在下，評估蛋白質(zhì)的抗氧化穩定性變化，以識別小分子化合物的蛋白質(zhì)靶點(diǎn)。該方法涉及蛋白質(zhì)樣品的折疊-去折疊平衡、甲硫氨酸氧化及后續定量分析。Dearmond等利用SPROX在酵母中鑒定了白藜蘆醇的多個(gè)靶點(diǎn)，包括細胞溶質(zhì)醛脫氫酶和與翻譯相關(guān)的蛋白。Geer Wallace等則發(fā)現manassantin A通過(guò)靶向絲蛋白A和延伸因子1a抑制HIF-1a激活，展示其抗癌潛力。然而，SPROX受限于蛋白質(zhì)中甲硫氨酸的低含量（約2.5%），且僅適用于細胞裂解物分析，不適用于活細胞系統，從而限制了其蛋白質(zhì)組檢測范圍。
3、CETSA（細胞熱位移分析）或TPP（熱蛋白質(zhì)組學(xué)分析）
CETSA（細胞熱轉換分析）技術(shù)通過(guò)加熱蛋白質(zhì)樣品，評估其熱穩定性變化來(lái)鑒定天然產(chǎn)物的靶蛋白。與天然產(chǎn)物結合的蛋白質(zhì)在較高溫度下仍保持穩定，而未結合者則降解或沉淀。CETSA適用于活細胞、細胞裂解液及組織樣品，通過(guò)蛋白質(zhì)免疫印跡或蛋白質(zhì)組學(xué)分析熔解曲線(xiàn)，計算Tm值來(lái)鑒定靶蛋白。盡管CETSA廣泛適用于多種樣品和蛋白質(zhì)，但靈敏度有限且需高藥物濃度。TPP（MS-CETSA）技術(shù)進(jìn)一步提升了CETSA的通量和靈敏度，通過(guò)TMT標記和LC-MS/MS分析識別靶點(diǎn)。CETSA及TPP在學(xué)術(shù)研究中展現了其鑒定天然產(chǎn)物靶點(diǎn)的潛力，如大麥芽堿的核磷蛋白靶點(diǎn)、抗瘧藥物的PfPNP靶點(diǎn)等。然而，CETSA及TPP也存在耗時(shí)、成本高及缺乏結構域結合信息的局限。盡管如此，CETSA技術(shù)在蛋白質(zhì)種類(lèi)和樣品類(lèi)型上的廣泛應用范圍仍是其顯著(zhù)優(yōu)勢。
小結
非標記方法在靶點(diǎn)識別中嶄露頭角，特別適用于天然小分子與靶蛋白的低親和力互作研究。這些技術(shù)通過(guò)監測靶蛋白的穩定性變化，利用先進(jìn)的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，精準揭示隱藏靶點(diǎn)。DARTS、SPROX、CETSA及TPP等技術(shù)的互補應用，為藥物機制研究和新靶標發(fā)現提供了高效手段，同時(shí)促進(jìn)了藥物研發(fā)領(lǐng)域的創(chuàng )新與發(fā)展。
參考文獻：
Label-Free Proteome Profiling as a Quantitative Target Identification Technique for Bioactive Small Molecules，Biochemistry.
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