蛋白质组学在中药研究中的应用_草稿.docVIP

化学蛋白质组学在中药研究中的应用 【摘要】 人类基因组计划的顺利实施，使生命科学研究的重心逐渐转移到对生物功能的整体研究上。对生物功能的主要体现者或执行者——蛋白质的表达模式和功能模式的研究必然成为生命科学发展的趋势。那么如何充分利用基因组的信息，从中选择合适的方法，用于中药研究？化学蛋白质组学与中药研究关系密切，正逐步成为研究中药的作用机制、寻找有效的药物靶点、鉴定先导化合物及论证药效的有效方法。本文对化学蛋白质组学基本理论、相关技术及其在中药研究方面的应用进行了综述和探讨。 【关键词】 化学生物学；化学蛋白质组学；功能蛋白质组学；中药； 中药是我国传统药物的总称中药的认识和使用具有独特的理论体系和应用形式。中药主要是其中所含的某些化学成分。随着包括人类在内的主要模式生物基因组计划的完成，生命科学的研究重心转向蛋白质组的研究——在对应基因组的整体蛋白质水平上系统研究调控生命活动的蛋白质。化学蛋白质组学是化学生物学在后基因组时代的必威体育精装版发展：化学蛋白质组学利用化学小分子为工具和手段，以基于靶蛋白质功能的新战略探测体内蛋白质组，是新一代的功能蛋白质组学。利用能够与靶蛋白发生特异性相互作用的化学小分子来干扰和探测蛋白质组，有可能在蛋白质组的整体水平上，揭示感兴趣的特定蛋白质的功能以及它们与化学小分子的相互作用。有别于以往的主要以蛋白质定性定量鉴定为基础(identity-based or abundance-based)的蛋白质组学技术，化学蛋白质组学正是利用化学小分子直接从功能角度切入蛋白质组的研究，因此，被认为是很有前途的新一代功能蛋白质组学技术(function-based proteomics)[1]。1. 化学蛋白质组学的基本理论与技术 化学蛋白质组学是化学小分子蛋白质组特定蛋白(activity-based protein profiling, ABPP) 技术应用化学探针在人工控制系统的操作下去研究蛋白质的功能和机制。主要任务在于发展和应用有生物活性的靶向探针，用于复杂的蛋白质组中的特异性酶家族的功能研究。化学蛋白质组学compound-centric chemical proteomics, CCCP)技术，是将生物活性已知的感兴趣化合物共价结合到生物相容的惰性树脂上，通过凝胶电泳、质谱和生物信息学来研究和探测蛋白质组通过亲和层析的方法[2]将一些蛋白质加以分离，然后对它们进一步，从而为细胞的信号传递系统、疾病机制、蛋白与药物的相互作用提供重要的信息。随着的进一步发展，化学蛋白质组学在领域的应用正在逐步凸现，在中药的靶点鉴别、验证和药物研发的进程中显示出巨大的潜力。 1.1 (activity-based protein profiling, ABPP) 技术技术美国Scripps研究所的Cravatt小组[1, 3-5]发展一种新的化学蛋白质组技术利用基于靶酶活性的特异化学小分子探针(activity-based probes, ABPs)对蛋白质的结构与功能进行研究。该技术理是用合成同时带有反应基团和标记物的ABPs试剂来与待研究的蛋白质组发生相互作用(ABPs中的反应基团能够特异性共价修饰蛋白质组中的某类酶蛋白而将化学小分子“挂”到感兴趣的靶酶上，然后，利用ABPs中的荧光或生物素标记物又可将这些靶酶一个个地从蛋白质组中“钓”出来)。它整合了生物学和化学的各自优势，以一种相对简单明了的方法在分子、细胞水平研究活性小分子与生物大分子之间的复杂相互作用，从而在分子水平上揭示生物体在生理或病理状态下的关键调控机制。ABPP技术是对重要药物靶点蛋白质的结构与功能研究的主要方法之一。目前，该方法已成功地分别用于针对丝氨酸蛋白酶[6, 7]、巯基蛋白酶[8]、半胱氨酸蛋白酶[9, 10]、泛素蛋白酶[11-14]等靶酶的功能蛋白质组研究，并从中发现了一些化学小分子体内作用的疾病相关新靶点。Scripps研究所[15]。另外，Li X [16]利用特异性活性小分子探针来研究活细胞中GABAB受体，他们的结果为利用小分子探针实现对活细胞中处于功能状态的GABAB受体的动态研究以及利用活性导向的蛋白质标记技术研究膜受体提供了可行性。化学探针 探针即是探测用的工具，是指能与特定的靶分子发生特异性相互作用的分子，并可以被特殊的方法所检测。抗原-抗体、生物素-亲合素、配体-受体的相互作用都可以看作是探针与靶分子的相互作用。化学探针是根据化学小分子的变化来获知大分子的信息，这正是化学蛋白质组学所用的研究手段。通过化学合成的探针可与目标蛋白特异性结合，从而便于鉴定和纯化[17]。化学探针分为三个特异的功能部位：与酶共价交联的反应基团，调节反应基团反应特异性的链接区和一个便于鉴别和纯化目标酶的标记[18]。 反应基团Reactive gro