化學蛋白質組學是一門融合了化學技術與蛋白質組學分析的前沿學科，旨在通過化學手段在復雜的生物體系中對特定蛋白質進行選擇性標記、分離與鑒定。這種技術不僅能夠揭示蛋白質在生物體內的結構和功能，還在藥物發現、疾病診斷與治療以及基礎生物學研究中展現出巨大的應用潛力。通過化學蛋白質組學，科學家可以更高效地識別和解析與疾病相關的蛋白質靶點，為藥物的精準設計提供更可靠的依據，同時推動對生物體內復雜分子機制的深入理解。這種跨學科的整合策略，正逐漸成為現代生命科學研究的重要工具。
百泰派克生物科技作為該領域的重要參與者致力于為科研工作者提供高效、精準的化學蛋白質組學服務。依托先進的質譜平臺、成熟的化學標記技術和專業的科研團隊，百泰派克能夠在復雜的生物體系中進行特定蛋白質的選擇性標記、分離與精準鑒定，為客戶揭示關鍵的蛋白質分子機制及其在生物過程中的功能。下面就跟隨小編一起來看看化學蛋白質組學的具體應用吧~
1、ABPP（Activity-Based Protein Profiling）/CCCP（Compound-Centric Chemical Proteomics）
化學蛋白質組學中的活性基團蛋白質譜分析（ABPP, Activity-Based Protein Profiling）和以化合物為中心的化學蛋白質組學（CCCP, Compound-Centric Chemical Proteomics）是基于小分子與蛋白質之間的特異性親和力來分離和鑒定靶蛋白的核心技術。這些方法通過設計具有特定化學結構的小分子探針同時確保其生物活性不受影響，借助探針上的反應性基團、親和標簽和報告基團等化學特性，對目標蛋白質進行高效、精準的標記、分離和檢測。隨后結合先進的蛋白質組學技術，對這些被標記的蛋白質進行全面解析，揭示其在生物體系中的結構、功能及其與小分子的相互作用機制。這種策略為藥物靶點的發現和驗證、疾病相關蛋白質的識別以及生物學機制的深入探索提供了強有力的工具，進一步推動了化學蛋白質組學在生命科學領域的廣泛應用。
優勢：能夠在復雜的生物體系中原位、特異性地標記具有活性的蛋白質。
局限性：需要合成探針；更多的是先在體外進行探針設計、驗證以及對蛋白質的初步標記和分析等操作，體外環境與體內真實的生理環境（pH、離子濃度等各種調節因子）可能存在差異。
圖1
2024年10月28日，中國中醫藥科學院中藥研究所＆南方科技大學第一附屬醫院（深圳市人民醫院）深圳市老年醫學臨床研究中心重癥醫學科王繼剛團隊發現EB-P（野馬追內酯B，天然衍生小分子探針）能夠直接靶向BCAT1的Cys335殘基，從而顯著抑制BCAT1介導的BCAA代謝發揮抗癌功能。
2、熱蛋白質組學分析（Proteome-Wide Thermal Stability Profiling）/CESTA（Chemical Exchange Saturation Transfer-Based Proteomics Analysis）
在化學蛋白質組學領域，熱蛋白質組學分析（Proteome-Wide Thermal Stability Profiling）和基于化學交換飽和轉移的蛋白質組學分析（CESTA, Chemical Exchange Saturation Transfer-based Proteomics Analysis）是兩種常用的技術，它們旨在通過蛋白質的熱穩定性差異識別小分子化合物作用前后蛋白質的變化。這些技術基于不同蛋白質在變性溫度閾值上的差異，這些差異受到蛋白質自身結構特性、與其他分子相互作用等多種因素的影響。通過逐步升高溫度，結合高分辨率定量質譜技術，可以實時監測蛋白質的豐度變化，進而揭示蛋白質的熱穩定性變化，識別其與小分子化合物（例如藥物）或其他生物分子的相互作用。這種策略不僅能夠幫助深入解析藥物的作用機制，還為篩選新的藥物靶點提供重要線索，是化學蛋白質組學在藥物研發和生物機制研究中的重要工具。
優勢：可以在原生環境和蛋白質組范圍內，無偏倚識別藥物的蛋白靶點。
局限性：對于一些結合較弱的蛋白，導致熱穩定性變化不明顯，從而難以被有效檢測；無法明確區分藥物與蛋白質之間的直接相互作用和通過其他中間分子介導的間接相互作用。
圖2
2024年10月7日，浙江大學徐騰飛研究團隊聯合復旦大學方明亮研究團隊結合代謝組學、熱蛋白組技術、分子對接、等溫滴定量熱法發現并證實BaA通過靶蛋白SLC1A5增強PAH混合物誘導的氧化損傷，從而增強環境污染物的混合放大效應。
3、LIP-MS（Limited Proteolysis-Mass Spectrometry）/DARTS（Drug Affinity Responsive Target Stability）
在化學蛋白質組學領域，有限水解質譜（LIP-MS, Limited Proteolysis-Mass Spectrometry）和藥物親和響應靶標穩定性分析（DARTS, Drug Affinity Responsive Target Stability）是兩種基于蛋白質對水解酶抵抗力差異的關鍵技術。這些技術的核心原理是：當蛋白質構象發生變化（例如與小分子化合物結合）時，其酶解位點可能因空間位阻的改變而被遮蓋或暴露，導致對蛋白酶的抵抗力發生顯著變化。在實際操作中，這兩種技術通過有限的蛋白水解，優先切割蛋白質表面暴露、結構較為靈活或者與其他分子存在相互作用的肽段區域。隨后結合高分辨率質譜技術對這些肽段進行深入分析，從而推斷蛋白質在與小分子化合物結合時的結構變化、相互作用區域及其功能變化。這種策略不僅有助于解析藥物與靶蛋白的結合位點，還能夠揭示潛在的藥物作用機制和蛋白質動態構象變化，為化學蛋白質組學在藥物靶標鑒定及功能蛋白研究中的應用提供了強有力的工具。
優勢：提供蛋白結構和功能信息，捕獲蛋白的動態變化；不需要對樣本進行過度的純化或特殊處理就能檢測到蛋白在其天然狀態下因各種因素引發的變化。
局限性：無法確定藥物在蛋白質上的具體結合位點、藥物與蛋白質結合的親和力大小以及它們相互作用對蛋白質功能的具體影響等信息。
圖3
2024年10月16日，蘇黎世聯邦理工學院的Paola Picotti 教授團隊通過超濾結合有限蛋白水解偶聯質譜 （FLiP-MS）的方法檢測釀酒酵母蛋白質組，對1086 個蛋白鑒定了 PPI 標記，并利用實驗和 AlphaFold 預測結構、功能富集分析以及已知會影響 PPI 的突變信息對候選蛋白進行了評估；隨后應用這些 PPI 標記來追蹤酵母在羥基脲（HU）誘導的 DNA 復制壓力下蛋白的整體變化。該工作表明FLiP-MS可以在蛋白質組范圍內，以高通量，以肽水平的結構分辨率等信息來探測蛋白質復合物動力學，從而提供所研究系統的全局和分子視圖。
4、PROTAC（Proteolysis-Targeting Chimeras）
在化學蛋白質組學的應用中，PROTAC（Proteolysis-Targeting Chimeras，蛋白降解靶向嵌合體）是一種創新的小分子技術，旨在通過特定設計的小分子嵌合體，實現對目標蛋白的高效降解。這種小分子嵌合體通常由兩個功能性部分組成：一端能夠特異性結合目標蛋白，另一端能夠結合E3泛素連接酶。這種雙功能分子將目標蛋白與E3連接酶橋接在一起，從而促使目標蛋白被泛素化，隨后被細胞內的蛋白酶體識別并降解。
與傳統的小分子抑制劑不同，PROTAC不僅可以抑制蛋白的活性，還能夠徹底降解特定目標蛋白，避免了抑制劑可能引發的部分脫靶效應。這一技術為難以成藥的蛋白質靶點提供了全新的解決方案，特別是在治療癌癥、神經退行性疾病以及其他蛋白質功能異常相關疾病方面展現出巨大的潛力。作為化學蛋白質組學的重要工具，PROTAC技術為藥物發現和靶向治療開辟了新的研究方向。
優勢：不依賴于抑制或激活蛋白的活性位點而是通過誘導目標蛋白與泛素連接酶結合，使其被泛素標記后由蛋白酶體降解，從而實現對這些傳統“不可成藥”靶點的干預，極大地拓寬了藥物研發可選擇的靶點范圍。
局限性：PROTAC 分子相對較大且結構復雜，不易進入細胞或者被代謝，容易引起脫靶等副作用，實際臨床應用仍需完善。
圖4
2024年11月29日，四川大學高會樂將蛋白水解靶向嵌合體（PROTAC）技術與光動力療法（PDT）和線粒體靶向策略相結合，發現PROTAC-PDT 分子能夠被乳腺癌細胞和乳腺癌腦轉移細胞高效攝取，并且在 MMP-2 的作用下，能夠特異性地釋放出具有活性的 PROTAC 和光敏劑，實現對腫瘤細胞的精準靶向治療。
化學蛋白質組學作為一門融合化學工具與蛋白質組學技術的前沿學科，已逐漸成為揭示蛋白質功能、解析藥物靶標及探索生物學機制的重要手段。從ABPP/CCCP的親和力篩選、熱蛋白質組學/CESTA的熱穩定性分析，到LIP-MS/DARTS的水解抵抗力差異解析以及PROTAC的靶向降解策略，這些技術共同構建了一個全面而高效的蛋白質研究工具箱，為藥物研發、疾病診斷及生物學基礎研究提供了強大的技術支持。百泰派克生物科技作為生物質譜領域的先行者，擁有專業的技術團隊和7大質量控制檢測平臺，采用ISO9001認證質量控制體系管理實驗室，獲國家CNAS實驗室認可；我們能夠為客戶提供全面、高效的化學蛋白質組學服務。選擇百泰派克生物科技，您將獲得專業的技術支持、精準的數據分析以及定制化的研究解決方案。
參考文獻：
[1]DOl:10.1016/j.jare.2024.10.021
[2]DOl:10.1021/acs.est.4c07053
[3]DOl:10.1038/s41587-024-02432-8
[4]DOI: 10.1038/s41467-024-54854-2
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