分享一篇在Analytical Chemistry 上的文章Integrated Thermal Proteome Profiling and Affinity Ultrafiltration Mass Spectrometry (iTPAUMS): A Novel Paradigm for Elucidating the Mechanism of Action of Natural Products。通讯作者是来自浙江大学的吴永江教授和徐腾飞特聘研究员。
确定天然产物的作用靶点能够帮助新药物的开发，但是由于天然产物的结构复杂，难以在不影响其活性的前提下进行衍生修饰，同时无法实现对天然产物提取物这种混合物形式的靶点进行分析，因此还需要发展新的方法来解决这些问题。热蛋白质组学分析技术可以通过检测未修饰化合物对蛋白引起的热稳定变化来区分目标化合物的蛋白靶标，而亲和力超滤质谱法能够帮助确定与目标蛋白结合的小分子；在本文中，作者就结合了上述两种技术的优势，整合出一种新的分析模式iTPAUMS，能够实现对天然产物提取物作用机制的解析。在iTPAUMS中，作者首先使用热蛋白质组学分析方法对天然产物提取物影响的所有蛋白进行鉴定。裂解液在天然产物提取物处理下经历不同温度的热刺激，合并后不同重复的样品进行酶解和TMT标记，最后通过定量蛋白丰度在处理组中的变化来确定靶标。在确定了靶标之后，会将靶标蛋白纯化出来，重新和天然产物提取物孵育，并通过超滤保留蛋白-小分子复合物；在甲醇环境中超声分离蛋白和小分子，并通过质谱确定这部分小分子的结构以及小分子结合有活性和无活性蛋白的相对比例，能够确定靶标所结合的具体小分子的信息。作者选择了有抗结直肠癌（CRC）活性的大麻油提取物（HOE）来进行iTPAUMS的测试。TPP方法中，作者发现CDC123在HOE处理后热稳定性增加，并通过细胞实验证明了在结直肠癌细胞及其他癌细胞中敲低CDC123水平会抑制细胞的存活率，说明这一蛋白对细胞增殖的调节作用。接下来，作者纯化了CDC123蛋白并进行AUMS分析，从整体提取物中识别到了4种化合物，其中大麻二酚（CBD）是最可靠的结合小分子。通过分子对接模拟，作者确定了CBD可以和蛋白的Glu177、 Ser121和Leu122产生相互作用。最终，作者证明了CBD能够和HOE一样抑制CRC细胞的生存，并诱导细胞中的CDC123水平降低，从而揭示了HOE抗结直肠癌（CRC）活性的具体作用机制。总之，作者开发并验证了一种结合TPP和AUMS的分析模式来帮助分析复杂天然产物提取物的作用机制，能够确定确定提取物中有效作用成分及分子靶标。原文引用：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.4c03398原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.4c03398
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