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蛋白质/小分子-蛋白质互作研究突破!热蛋白质组学分析助你一臂之力!

2023-10-09 00:00:00

蛋白质在加热过程中会发生热变性解折叠,其与空间构象的改变密切相关,因此蛋白质的热稳定性研究对于加深对蛋白质的结构和功能的了解有着非常重要的意义。蛋白的热稳定性变化,如翻译后修饰、相互作用分子结合、寡聚化和聚集,可以调节蛋白质活性。青莲百奥推出无需化学修饰的对复杂生物样品中蛋白质热稳定性变化进行全蛋白质组评估的解决方案——热蛋白质组学分析技术(Thermal Proteome Profiling, TPP),助力于蛋白质的相互作用研究及功能状态解析。本期,小编将系统地给大家介绍一下TPP技术。


蛋白质热稳定性与功能紧密相关


生物过程受分子间相互作用和化学修饰的调节,这些相互作用和修饰都可以引起蛋白的热稳定性变化,在蛋白质组范围内跟踪蛋白质的翻译后修饰、相互作用分子结合、寡聚化和聚集引起的热稳定性变化可以提供有关其功能和相互作用的宝贵信息。


TPP无需化学修饰检测全局蛋白的热稳定性变化


化学蛋白质组学是注释蛋白质功能和发现生物活性配体靶标的有效工具,例如基于活性的蛋白质分析(Activity-Based Protein Profiling,ABPP)。然而,对小分子进行化学修饰往往会产生修饰后小分子集团过大和活性降低等挑战,从而增加了后续数据分析和结果验证的难度。TPP是一种不需要化学修饰研究蛋白相互作用的新方法,能够在蛋白质组范围内直接在复杂的生物环境中识别相互作用引发的热稳定性变化。


在加热条件下,蛋白质变性,溶解度会随温度发生改变。结合多重定量质谱,检测每个温度下可溶性蛋白质,可以绘制蛋白质的热融曲线。当蛋白质与小分子(如药物或代谢物)、多肽、核酸和蛋白质相互作用,蛋白的三维结构会发生改变,进而影响蛋白的热稳定性,热融曲线随之发生变化。热蛋白质组学分析可以根据热熔曲线的变化来判断蛋白质是否和小分子发生相互作用并预测小分子结合的直接靶点及间接靶点的信息。

图1  TPP技术原理图


TPP技术优势


一、兼容多种样本类型


TPP已成功应用于蛋白质溶液、活细胞、膜蛋白、组织、细菌、血液和真菌中,以无偏检测感兴趣的小分子结合的蛋白质组中的蛋白质。


二、反映天然状态的结合情况


根据实验目的,可灵活选择在蛋白质溶液、活细胞、组织或者生物体中进行,在原位或者体内进行TPP时可反映蛋白质天然状态的结合情况。


三、无需进行额外的化学修饰


基于质谱寻找药物靶点的化学蛋白质组学方法需要对小分子进行修饰,以便进行后续的富集操作,化学修饰会带来分子基团大和活性降低等问题,影响后续的结果。TPP无需进行额外的化学修饰即可对小分子结合的靶蛋白进行寻找,规避了化学修饰带来的一系列问题。


四、可预测直接靶点或间接靶点


小分子结合蛋白后热熔曲线发生明显变化,根据TPP鉴定的靶蛋白的热熔曲线预测小分子的直接靶点和间接靶点。


TPP的应用领域


目前,TPP已经广泛应用于在蛋白质溶液和细胞中寻找药物的靶点,在药物发现中具有很高的应用价值,近期向组织的扩展为确保药物在所需靶组织中达到所需靶蛋白以及以更全面的方式研究药物在生物体中的作用打开了大门,同时亦可解析小分子结合后引起的翻译后修饰以及相互作用,有助于深入了解蛋白质的作用机制。


一、药物靶点发现


在药物治疗过程中,药物会与机体内的靶蛋白结合,从而改变靶蛋白和下游蛋白的活性,终止导致疾病的生物过程。TPP通过检测药物结合蛋白后改变蛋白的热稳定性确定靶蛋白,这对于新药研发、药物的临床应用、药物的作用机制和疾病的致病机理都有重要意义。


二、研究植物抗逆性


TPP可用于研究植物耐热、耐旱和抗药等抗逆性的机制。通过比较不同抗逆性植物的热稳定蛋白谱,可为培育抗逆性更强的作物品种提供理论依据。


三、探索代谢途径明确肿瘤和疾病的发生、发展机理


通过比较肿瘤、疾病患者和健康人群的蛋白质组的热稳定性变化,TPP可以研究蛋白的翻译后修饰、蛋白-蛋白相互作用、蛋白-小分子(核酸、代谢物)相互作用等一系列调控过程如何介导酶、转录因子和转运蛋白等一系列调控过程如何影响细胞的正常生命活动,了解肿瘤和疾病的发生和发展机理。


小编也整理了近些年的代表文章,希望能给您提供一些思路~


表1  TPP代表文章


青莲百奥解决方案


热蛋白质组学分析作为一项新兴的技术手段,为小分子蛋白-蛋白相互作用研究提供了强有力的支持。通过这项技术,我们可以更直观地了解生物体内复杂的蛋白质交互作用网络,为疾病研究、药物研发等领域提供关键信息。让我们一起期待这项技术在未来生物学领域的应用与突破!


青莲百奥提供TPP技术服务,可以根据您的需求为您设计实验和制定个性化的方案。我们期待着与您合作,共同探索未知的领域!如果您对热蛋白质组学分析感兴趣,欢迎随时前来咨询。

图2  TPP技术流程


送样指南


青莲百奥支持接收组织、细胞和蛋白质溶液的样品,具体接收信息如下:


表2  TPP送样指南


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