基于化学蛋白质组学的活性天然产物靶点研究

发布时间：2021-01-31 21:02

　　目前,世界上半数以上的小分子新药直接或间接来源于天然产物（Natural products,NPs）及其衍生物,以活性天然产物作为先导化合物开发药物是新药研发的重要途径。新药的研发是一个极其耗费时间的过程,且花费巨大。在药物研发的初始阶段,明确先导化合物的作用靶点和作用机制不但可以了解其毒性和副作用的产生原因,还可以有针对性的进行结构改造。然而,尽管小分子化合物的数量在不断增加,其靶点识别仍然是医学和生物学的一大难题,阻碍了它们在生物及医药方面的广泛使用。因此,有效的活性天然产物靶点研究策略十分重要,能够推进药物研发进程,缩短时间,提高效率。在众多的靶点研究策略中,化学蛋白质组学因其独特的优势得到广泛应用,它是表征药物与靶点相互作用的强大工具。同时,可以识别化合物与除靶点以外的其他蛋白质的不良反应,帮助预测副作用,有助于优化候选药物分子。化学蛋白质组学的技术核心是小分子探针的设计合成,小分子探针要具备和先导化合物类似的生物学活性及选择性。本文利用化学蛋白组学对我们的活性天然产物进行靶点识别。我们选择了在前期体外活性筛选中表现出良好生物学活性的天然产物,在前期先导化合物构效研究的基础上,... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

靶点识别的自上向下策略及自下向上策略图示[15]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-5-蛋白质组学的技术核心是小分子探针的设计，如图1-2所示，通常小分子探针设计包括报告基团（reportergroup）、连接部位（linker）及活性基团（reactivegroup）[22]。活性基团以共价修饰的形式结合蛋白靶点。然而在大多数情况下，天然化合物与靶蛋白之间的相互作用是非共价可逆结合，此时光亲和标记技术的兴起使得这个问题的得到了良好的解决，引入光亲合标记基团（photoaffinitylabelinggroup），它的作用是使用光敏基团的光解作用使探针分子与靶蛋白之间形成共价键实现稳定结合，经常被引入的光亲和基团有：苯基叠氮类（phenylazides）、双吖丙啶（Diazirine）、二苯甲酮类（benzophenone）等。报告基团或称为标签（tag），如荧光基团罗丹明、生物素（biotin）和生物正交反应基团叠氮和炔基等均应用广泛，报告基团标记用以标记或富集与之结合的靶点蛋白，经酶解消化后进行质谱鉴定。图1-2化学蛋白质组学分子探针设计化学蛋白质组学分为两种不同的策略[9,21,23]：第一种策略是基于活性蛋白质组分析（Activity-basedProteinProfiling,ABPP）侧重于研究特定蛋白质家族的活性，利用具有特殊结构的活性化学探针（Activity-basedprobe,ABP），捕获不同种类的蛋白质，研究蛋白质的结构和功能。在这种方法中，小分子探针靶向不同种类的蛋白质，它们可以通过活性基团共价结合。通常，活性基团通过连接链与亲和标签如生物素融合。设计基于蛋白质活性的探针需要详细的蛋白质结构信息，以使活性基团与蛋白反应位点中仅在激活时才暴露的敏感氨基酸残基非常接近。该技术在探测健康和疾病中的差异蛋白质活性以揭示人类病理学中靶点成员的特定活性时，功能最强大。ABPP方法的主要优点是它具有直接评估蛋白活性的能力[17]。但

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-8-时至今日，尽管发展出很多种化学蛋白质组学探针构造方式，这种引入生物素基团的探针构造方法仍以其便于操作性和广泛的适用性在活性小分子的蛋白靶点鉴定领域得到广泛应用。1.3简析自人类意识到中药材可以缓解疼痛、治疗疾病以来，活性天然产物相关药物的应用已有长达数千年的历史。然而许多活性天然产物的生物学分子靶点、作用机理、毒副作用仍未研究清楚，这也是限制中药现代化和国际化的重要原因之一。虽然现在已发展出很多新技术用于研究活性小分子与蛋白质的相互作用，来推进新兴药物研发进程，但活性天然产物等小分子化合物的靶点研究仍是生物学及医学的重点及难点，对医药领域的科研工作者而言是极富挑战性的工作[36]。随着化学及生物领域的发展，化学蛋白质组学作为两者的交叉研究领域，应运而生并快速发展。基于亲和性蛋白质组分析是化学蛋白质组学的经典方法，它的最大难点在于必须合成先导化合物的结构类似物。需要药物化学方面的技术支持，化合物构效关系的研究会耗费时间。而且多数的生物活性小分子也不能在进行探针改造后维持原有生物学活性。它的优点是它仅取决于药物与其靶蛋白的结合，而不取决于特定的细胞或生化参数。重要的是要注意，该方法必须具有合适的无活性小分子作为阴性对照[37]。前文提到，应用化学蛋白质组学已成功鉴定出许多活性天然产物的作用靶点及分子机制。化学蛋白质组学在活性天然产物蛋白靶点研究方面起到突出作用，提高了药物研究效率，有效地缩短了研发周期。1.4研究内容本课题的研究内容如图1-3所示。图1-3基于化学蛋白质组学的活性天然产物靶点研究内容

【参考文献】：
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本文编号：3011570