化学蛋白质组学技术在药物靶标鉴定中的应用

药物开发过程面临多重挑战,而靶标确证是其中的重要一环。如何运用多种研究方法发现和确认小分子药物的靶标是目前研究人员的主要工作内容之一。化学蛋白质组学整合了细胞生物学、合成化学和生物质谱等多门学科,为药物的靶标筛选提供了新平台。本文对近年来发展的基于生物质谱的化学蛋白质组学药物靶标鉴定技术进行了总结,结合具体应用分析其优缺点,并对该类技术的发展和应用进行总结和展望。     

生物质谱鉴定中药活性成分靶标蛋白质的研究进展

传统中药具有毒副作用低,药物资源广泛,不易产生耐药性以及多靶点协同作用等优点.然而,中药临床应用中存在的作用物质基础不清,药物吸收、分布和代谢途径不确定,活性成分作用机制不明确等问题,在很大程度上限制了中药进一步的临床应用.因此,发现和确认中药活性成分的作用靶标,阐明中药活性成分的药效物质基础和分子作用机制是中药现代化研究中亟待解决的关键科学问题.基于软电离技术的生物质谱具有高灵敏度、高特异性、高通量、低样品消耗等优势,已成为现代药物发现领域药物靶标鉴定的有力工具,在中药活性成分靶标鉴定中也得到越来越多的应用.本文总结、评述近年来应用生物质谱分析新方法、新技术,筛选鉴定中药活性成分靶标蛋白的最新研究进展,旨在阐述生物质谱技术研究中药活性成分作用机制的基本策略和取得的研究成果,以期进一步促进生物质谱技术在中药现代化研究领域中的应用.     

基于质谱的药物蛋白质组学研究

药物蛋白质组学是蛋白质组学技术在药物发现和药物开发过程中的应用。基于质谱的药物蛋白质组学是蛋白质组学的一个分支,在药物研发过程中起了越来越重要的作用。本文就近年来基于质谱的药物蛋白质组学在药物作用机制、药物潜在靶点的筛选及疾病的耐药性机制等研究中取得的进展进行综述。     

细胞质膜蛋白质组学研究技术进展

质膜蛋白在细胞中执行着非常重要的功能。随着蛋白质组学的发展,细胞质膜蛋白质组学成为蛋白质组学研究的重要组成部分,它为质膜蛋白的生物功能研究及药物靶标的发现提供了新的途径。然而,质膜蛋白丰度低、疏水性强,对现有蛋白质组学研究技术提出了挑战。简要综述了近年来质膜蛋白质组研究的相关技术进展,包括富集、提取分离鉴定方法及定量和生物信息学研究方法等。     

药物靶标配体高通量筛选的亲和质谱技术研究

疾病相关的药物靶标蛋白与小分子化合物的亲和作用研究是当今新药研发的热点领域,基于靶蛋白与配体亲和作用的筛选技术已成为与基于靶蛋白活性高通量筛选技术高度互补的药物先导化合物发现关键技术。本文综述了亲和质谱技术用于筛选和检测指定靶蛋白的小分子配体的基本原理和主要优势,详细介绍了该技术应用于大规模化合物库筛选、分子片段库筛选、天然产物粗提物筛选和蛋白质与胞内代谢物相互作用研究领域的主要进展。     

化合物药物-靶标蛋白互作关联预测算法进展分析

药物的使用极大地提高了人类的生存质量。药物的有效性是药物发现研究中的关键环节。药物的有效性通过识别药物与其作用的靶标蛋白来判断。然而,通过高通量筛选的实验方法分析确定化合物药物-靶标蛋白互作关联是一个十分昂贵、耗时且富有挑战性的任务。基于计算方法的化合物药物-靶标蛋白互作关联预测研究具有效率高、成本低的特点,越来越受到人们的重视。相比实验验证方法,化合物药物-靶标蛋白互作关联的计算方法可为药物发现研究后续的生物药学实验提供更为准确的潜在化合物药物-靶标蛋白候选对,达到减少生物实验的时间和成本的目的。本文回顾了近20年来基于计算方法的化合物药物-靶标蛋白互作关联预测算法所涉及的生物医学特征数据、预测方法和技术,并分析研究过程中所面临的生物医学特征数据高维稀疏,以及多源生物医学数据融合程度不高等问题,为进一步研究提供有价值的参考。     

基于质谱技术筛选差异表达蛋白的统计学策略研究进展

随着质谱技术的快速发展,蛋白质组学已成为继基因组学、转录组学之后的又一研究热点,寻找可靠的差异表达蛋白对于生物标记物的发现至关重要.因此,如何准确、灵敏地筛选出差异蛋白已成为基于质谱的定量蛋白质组学的主要研究内容之一.目前,针对该问题的研究方法众多,但这些方法策略的适用范围不尽相同.总体来说,基于质谱技术筛选差异蛋白的统计学策略可以分为3类:基于经典统计学派的策略、基于贝叶斯学派的统计检验策略和其他策略,这3类方法有各自的应用范围、特点及不足.此外,筛选过程还将产生部分假阳性结果,可以采用其他方法对差异表达蛋白的质量进行控制,以提高统计检验结果的可靠性.     

光亲和标记技术在药物发现中的应用

功能蛋白质组学的研究在药物发现中扮演着重要的角色,而光亲和标记技术是研究功能蛋白质组学的主要策略之一,它主要有两个方面的应用：靶标蛋白的确定和活性小分子配体与靶标蛋白作用模式的揭示,这些信息为药物的发现提供了强有力的支持。     

蛋白质组学在结核分枝杆菌研究中的应用

蛋白质组学是在基因组学基础上发展起来的新兴学科, 其基本技术包括样品制备、蛋白质分离和蛋白质鉴定分析, 其中的核心技术是双向凝胶电泳技术(2-Dimensional Electrophoresis, 2-DE)和质谱技术(Mass Spectrometry, MS)。近年来, 蛋白质组学技术已应用于结核分枝杆菌的研究领域。应用蛋白质组学技术分离、鉴定、检测结核分枝杆菌致病株的全菌蛋白及分泌蛋白, 分析其蛋白组成, 可深入解析结核分枝杆菌的致病机理和耐药机制。通过对结核分枝杆菌致病株抗原的分析, 为研制预防结核病的新型疫苗拓展了空间。通过对结核分枝杆菌临床分离株的蛋白组成分析还发现了一些有意义的结核病早期诊断标志物。蛋白质组学技术还应用于寻找新的药物靶标, 在研制和筛选新的抗结核药物等方面展示了一些有价值的研究成果, 为更好地开展结核病的预防、早期诊断及治疗打下了基础。     

小分子药物靶标寻找方法研究进展

许多微生物的次生代谢物属于小分子活性化合物,在医疗及农业领域发挥着重要的作用。在基因组学、蛋白质组学与生物信息学等技术的推动下,一些新的小分子药物靶标寻找方法应运而生了,这些新的方法主要是基于细胞中基因或蛋白质的表达量、蛋白质的亲和性、稳定性等各种特性进行靶标寻找的。小分子药物靶标寻找方法的发展加快了阐明小分子药物作用机理的历程,也为发现新的靶标资源以便于进一步筛选活性更高的药物提供了技术保障。     

基于蛋白质组学技术的新型冠状病毒肺炎研究进展

新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）是一种由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）引发的传染病。此种病毒传染性强、传播速度快，对全球人民的身体健康和生命安全造成严重威胁。蛋白质组学技术以其高通量、高灵敏度的特点，在疾病生物标志物的发现、分子机制研究及治疗靶点研究中扮演着重要角色，并被广泛应用于COVID-19的研究中。本文介绍了SARS-CoV-2的基因组结构及病毒感染过程，总结了目前常用的基于质谱的蛋白质组学研究技术，重点综述了蛋白质组学技术在COVID-19生物标志物的发现、分子机制研究和药物治疗靶标研究中的应用进展，最后展望了蛋白质组学的未来发展方向，以期能够有助于推动蛋白质组学技术在COVID-19精准诊断和治疗中的发展。     

膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用

作为先进的细胞电生理技术,膜片钳一直被奉为研究离子通道的“金标准”。应用膜片钳技术可以证实细胞膜上离子通道的存在并能对其电生理特性、分子结构、药物作用机制等进行深入的研究。基因组学、蛋白质组学研究表明,以离子通道为靶标的药物研究在未来具有很大的发展空间。为了突破由于筛选技术所造成的针对离子通道为靶标的药物研发的瓶颈,近年来,对膜片钳技术进行了改进以适合药物高通量筛选的需求,由此产生了一些新的技术。本文就最近几年膜片钳技术的新进展及其在药物高通量筛选中的应用进行了综述。     

病毒蛋白质组学及其应用

病毒蛋白质组学是蛋白质组学研究技术在病毒学领域的应用,其研究方法主要是基于质谱鉴定的电泳分离或色谱分离技术。病毒蛋白质组学的研究可以补充基因组注释、纯化单一的病毒成分、研究病毒与其宿主细胞蛋白的相互作用、识别病毒作用的靶位点、鉴定病毒感染的致病因子及病毒的进化关系、识别病毒的免疫源性蛋白。病毒蛋白质组的研究有助于对病毒致病性的了解,加速新的诊断方法及治疗药物的研制,增强对病毒的生物防御。由于一些技术及主观因素的影响,病毒蛋白质组的研究是很有限的,这是一个亟待重视并增强的领域。     

蛋白质组学技术在感染研究中的应用

蛋白质组学的目标在于阐明特定生物体、组织、细胞或亚细胞结构中全部蛋白质的表达模式和功能模式,其技术平台由高通量的蛋白质分离技术、鉴定技术和生物信息学组成。在许多研究领域,蛋白质组学技术为阐明疾病过程和生命现象的分子机制提供了全面、网络和动态的蛋白质组信息。感染是重要的基本致病因素之一,蛋白质组学的研究策略和技术方法有利于快速分离鉴定病原体蛋白质组、宿主免疫细胞蛋白质组、感染相关蛋白、疫苗候：选抗原蛋白、生物标志物和药物靶标,从而明显加快病原体、宿主反应、感染发病机制以及感染预防、诊断和治疗等相关研究的进程。     

糖尿病肾病蛋白质组学研究进展

糖尿病肾病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病的主要并发症之一,严重威胁人类健康与生命.截至目前, DKD的致病机制尚未阐释清楚,且临床常用诊断方法的灵敏性和准确性并不十分理想,从而导致DKD确诊后治疗方案的确定比一般性肾脏疾病更为棘手.蛋白质作为生命活动的主要承担者与体现者,直接参与和调控各种生命过程.从蛋白质组学水平开展DKD研究,能够从整体、动态、互作网络等视角探究该疾病相关分子机制.针对不同生理病理条件下的DKD临床样本开展蛋白质组学研究,可全面探查与DKD显著相关的关键蛋白质;通过对这些蛋白质进行深入分析和验证,能够更直观地理解DKD发生发展的分子机制,并获得DKD进程相关候选标志物和后续疾病的潜在治疗靶点,为DKD的早期诊断和治疗新方法的探究奠定基础.近年来,随着蛋白质组学技术的不断发展,在蛋白质分离、质谱鉴定、生物信息学分析等蛋白质组学核心技术基础上衍生出了许多新兴技术,进一步推动了蛋白质组学在疾病生物标志物筛选、致病分子机制揭示、药物作用蛋白质靶点等研究中的应用.本文基于蛋白质组学研究技术,主要从DKD致病机制研究、早期诊断潜在生物标志物筛选、治疗靶点及效果评估三个方面对蛋白质组学在DKD研究中的应用进展进行了系统性综述.尽管蛋白质组学在DKD研究中取得了长足的进步,但仍具有较大的发展空间,特别是现已识别的大量潜在DKD分子标志物的相关性分析、药物蛋白质作用靶点临床验证与应用将是DKD未来研究的重点.     

生物质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

随着技术的进步,蛋白质组学的研究重心由最初旨在鉴定细胞或组织内基因组所表达的全部蛋白质转移到从整个蛋白质组水平上阐述包括蛋白翻译后修饰、生物大分子相互作用等反映蛋白质功能的层次。多种质谱离子化技术的突破使质谱技术成为蛋白质组学研究必不可少的手段。质谱技术联合蛋白质组学多角度、深层次探索生命系统分子本质成为现阶段生命科学研究领域的主旋律之一。本文简要综述了肽和蛋白质等生物大分子质谱分析的原理、方式和应用,并对其发展前景做出展望。     

化学蛋白质组学在天然产物分子靶标鉴定中的应用

绿色新农药的开发和利用有利于农业的可持续发展,基于天然产物进行活性先导发现及作用机制研究是重要的新农药创制策略,然而其作用靶标和作用机制难以确定,阻碍了其在新农药中的应用。因此发现化合物新靶点对于新农药创制来说是一项既重要又艰巨的任务。化学蛋白质组学作为后基因组时代的新技术,目前已经成为研究药物靶点的重要手段之一。本文对基于化学蛋白组学的化合物作用分子靶点发现方法和典型案例进行探析,介绍这些技术的主要原理、应用以及各自的优点和局限性,旨在阐述基于化学蛋白质组学发现药物作用靶标的最新方法,并为天然产物靶点及新农药创制研究提供参考。     

新书介绍

质谱技术丛书——有机质谱在生物医药中的应用 本书深入浅出地论述了有机质谱在生物医药学中的应用,全书共6章,分别介绍了有机质谱在蛋白质组学中的应用、生物质谱在生物分子间非共价键相互作用研究中的应用、糖基化蛋白质的生物质谱分析、质谱技术在天然药物研究中的应用、质谱在组合化学研究中的应用、串联质谱技术与药代动力学和药物代谢研究。     

RNA的质谱分析研究进展

核糖核酸(RNA)是一类重要的遗传物质,在生物体内起着至关重要的作用。传统的RNA测序鉴定技术既费时又费力,而且会丢失大量的RNA转录后修饰等方面的信息。随着近年来仪器的更新和技术的飞速发展,质谱技术在生物大分子研究方向得到了很好的应用,特别是基于质谱技术的蛋白质组学。相比蛋白质组学的研究来说,基于质谱技术的RNA鉴定分析更为困难,发展相对缓慢。但是,硬件方面的革新和软件方面的开发也为其发展带来了很好的契机。重点通过对质谱技术在RNA分析鉴定的介绍,从样品制备、离子化方式、碎裂方式、分析方法、数据后处理软件等几个方面展现了基于质谱技术的RNA研究进展。     

D－半乳糖致衰老小鼠与幼龄小鼠的垂体差异蛋白质分析

脑垂体是控制动物生长发育衰老死亡非常重要的一个器官.随着机体的衰老,垂体功能退化是必然趋势.D 半乳糖致衰老模型已被广泛用于研究衰老机制和筛选药物靶标,然而其分子机制尚未清楚.本研究采用差异蛋白质组学方法,以寻找D 半乳糖致衰老小鼠和幼龄小鼠垂体的差异蛋白质,为弄清其功能障碍的分子机制提供新的研究方法和线索.基于双相电泳和质谱结合的方法,本研究发现了46个大于2倍的差异蛋白质,其中32个得到可靠的鉴定（P <005）. 对差异蛋白质功能分析发现, 这些显著差异蛋白质主要分布于糖代谢通路,可能与线粒体功能紊乱有关.我们的研究数据为更好地理解D 半乳糖致衰老小鼠垂体功能障碍的内在机制提供了线索.