Cell Chem. Biol. | 基于邻近标记的药物结合蛋白的蛋白质组学研究

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推荐一篇发表在Cell Chemical Biology上的文章,Identification of proteomic landscape of drug-binding proteins in live cells by proximity-dependent target ID。文章的通讯作者是来自首尔大学的Hyun-Woo Rhee 教授,来自蔚山科学技术院的Jeong Kon Seo,来自大邱庆北医疗振兴财团的Eunmi Hong, 和来自延世大学的Ho Jeong Kwon教授。


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许多天然产物和合成小分子被用于治疗人类疾病。因为这些分子中有许多与目标生物分子(如蛋白质)有直接和特定的物理相互作用,所以表征这些小分子药物的靶点对理解其在细胞内的行为模式和作用效果有极大帮助。此前的研究中,传统的邻近标记技术(如APEX、BioID/TurboID),被广泛应用于小分子靶向识别中,然而传统的邻近标记技术通常采用间接信号读取的方式,容易被假阳性信号干扰。作者此前开发了一种直接识别带有biotin修饰肽段的;邻近标记技术Spot-ID,克服了这一缺点。


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本文中,作者将Halo tag技术和Spot-ID技术结合在一起,同时利用HTL和APEX的优点,开发了一种通用的目标识别方法,PROCID。作者将感兴趣的目标药物和带有氯代烷烃的卤素标签共价偶联在一起,构建为带有氯代烷配体HTL的双功能小分子(Drug-HTL)。随后在细胞中表达Halo tag和Turbo ID的融合蛋白。当Drug-HTL和HaloTag-TurboID 蛋白结合后,结构上的研究表明,其HTL部分会结合在HaloTag的口袋中,而Drug部分则会暴露在口袋外可以与其靶蛋白结合。可以使Drug-HTL的靶蛋白被亲和富集至HaloTag-TurboID蛋白附近,由于邻近效应而被高效率的生物素化并被亲和素富集。随后通过质谱鉴定带有生物素标签的肽段就可以高置信度地表征药物的靶点蛋白。


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基于此原理,作者成功地识别了达沙替尼的已知结合蛋白(ABL1, ABL2),并确认达沙替尼会结合多种激酶(如BTK和CSK)。PROCID还鉴定出DNA解旋酶蛋白SMARCA2为达沙替尼结合蛋白,并通过邻位连接技术(PLA)确认SMARCA2的ATPase结构域为达沙替尼的结合位点。


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综上,作者开发了PROCID技术用于识别活细胞中未知的药物相互作用蛋白,加速药物的作用模式认知。


本文作者:Guo ZH
责任编辑:LDY
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2022.10.001
文章引用:DOI:10.1016/j.chembiol.2022.10.001


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