综述:近年来,在用于识别传统中药成分的蛋白质组学技术方面取得了显著进展

【字体: 时间:2025年12月12日 来源:Journal of Pharmaceutical Analysis 8.9

编辑推荐:

  靶向蛋白质组学技术助力传统中药机制解析:综述了DARTS、LiP-MS、CETSA等策略在TCM靶点识别中的应用,涵盖热稳定性分析、化学探针结合、多组学整合等方法,系统评价了技术优势与局限,为精准中医药研究提供新视角。

  
传统中医药(TCM)在疾病防治中发挥重要作用,但其作用机制长期存在争议。近年来,蛋白质组学技术为解析TCM多成分复合物的分子靶点提供了突破性手段。本文系统梳理了基于质谱的蛋白互作检测技术,重点分析其在TCM活性成分靶点发现中的创新应用及局限性。

### 一、技术原理与发展现状
蛋白质组学通过分析药物与靶蛋白的结合特性,突破传统单一靶点研究模式。主要技术路线包括:
1. **稳定性改变法**(DARTS、CETSA、TPP):利用药物结合改变靶蛋白热稳定性特性,结合质谱技术实现靶点筛选。例如DARTS通过观察药物结合后蛋白质在SDS-PAGE中的迁移率变化,已成功识别 cryptotanshinone(FKBP1A)、shizukaol A(HMGB1)等靶点。
2. **有限蛋白酶解法**(LiP-MS、PELSA):通过特定酶解反应筛选结合位点,LiP-MS技术结合trypsin选择性切割,可检测12个氨基酸范围内的结合差异,已发现IQGAP2( isoliquiritigenin)、Dlat( hyperforin)等关键靶点。
3. **化学探针法**(ABPP、CCCP、TRAP):采用可修饰探针标记或化学修饰技术,增强检测灵敏度。ABPP技术通过活性探针特异性标记激酶等酶活性状态,成功验证了parthenolide(USP10)、celastrol(PRDXs)的作用机制。

### 二、技术优势与临床应用突破
1. **多靶点协同机制解析**:TCM多成分特性使其作用机制复杂,如SARS-CoV-2抑制剂oridonin同时靶向Nsp9和宿主蛋白,揭示其广谱抗病毒活性。
2. **复杂生物样本处理**:通过微球固定化技术(TCM-MPs),成功从Shenqi Jiangtang Granules中分离出formononetin、gallic acid等活性成分,结合生物层干涉ometry(BLI)实现GNAS蛋白群的精准筛选。
3. **动态蛋白互作监测**:SPROX技术通过氢过氧化甲酸乙酯标记,可追踪药物处理后蛋白构象的实时变化,如在Aconitine诱导心肌损伤中,cPLA2的活性抑制与脂质过氧化形成正反馈调节。
4. **临床转化验证**:CETSA技术已应用于Schisandrol A(ATP6V0D1)、Gambogic amide(WDR1)等成分的动物模型验证,其靶点蛋白在肝纤维化、糖尿病等疾病模型中均显示显著病理作用抑制。

### 三、关键技术对比与适用场景
| 方法 | 优势 | 局限性 | 典型应用案例 |
|---------------|-----------------------------|-----------------------------|---------------------------|
| **DARTS** | 无需化学修饰,高通量筛选 | 低丰度蛋白检测灵敏度低 | HMGB1(抗炎)、TRAF6(抗肿瘤) |
| **LiP-MS** | 结合位点精确定位(12aa精度) | 需高纯度蛋白,代谢产物干扰 | IQGAP2(降脂)、Dlat(抗肥胖) |
| **CETSA** | 活细胞分析,可验证已知靶点 | 膜电位改变,难以发现未知靶点 | TLR4(抗炎)、PI3Kγ(抗过敏) |
| **ABPP** | 活性探针特异性标记 | 探针化学修饰可能改变药物活性 | USP10(抗癌)、CAP1(神经保护) |
| **Native MS** | 非修饰直接检测复合物 | 样本纯度要求高,灵敏度有限 | Nsp9(抗病毒)、hCAI(抗糖尿病) |

### 四、技术整合与未来方向
1. **多技术联用策略**:DARTS与CETSA组合可提高靶点可靠性,如-costunolide(CDK2)和-gentisopicroside(PAQR3)的联合验证显示,单一技术遗漏率达37%。
2. **人工智能辅助分析**:基于机器学习的靶点预测模型(如DeepTarget)可将蛋白质互作网络识别效率提升4倍,尤其在解析中药多靶点机制时表现突出。
3. **临床样本标准化**:开发基于临床队列的蛋白质指纹图谱(如YinXieLing治疗银屑病时ficolin2、MMP1等生物标志物变化),为疗效评估提供客观指标。
4. **新型检测平台**:微流控芯片集成CETSA与LiP-MS技术,使单次实验可同时完成50种活性成分的靶点筛查,通量提升200倍。

### 五、挑战与解决方案
1. **样本复杂性干扰**:采用多级质谱联用技术(MS/MS-MS/MS),结合自疏解数据库(Self-Decoding Database)可消除90%以上假阳性信号。
2. **动态蛋白互作追踪**:开发时间分辨蛋白质组学(Time-Resolved Proteomics),通过荧光标记与质谱联用,捕捉药物作用后靶蛋白的磷酸化-去磷酸化循环(如waangaulatin A对PHGDH的调控)。
3. **临床转化瓶颈**:建立TCM成分-靶点-疾病信号通路三维模型,利用计算生物学方法预测药效物质基础(如通过ADME预测筛选抗肿瘤成分)。

### 六、典型案例分析
1. **Conophylline(CNP)**:通过TPP技术发现其靶向GPX4,引发脂质过氧化应激,在肥胖小鼠模型中激活PPARγ通路,体重降低达28.6%。
2. **Curcumol**:采用LRP技术鉴定其与nucleolin的相互作用,通过分子对接发现苯甲酰基团与核仁蛋白的G/D结结构成氢键,抑制缺氧诱导因子1α(HIF-1α)表达。
3. **Diosmin**:基于ABPP技术筛选出AhR激动作用,通过CETSA验证与HMGB1的结合,形成炎症微环境调控网络。

### 七、发展趋势展望
1. **单细胞蛋白质组学**:结合单细胞测序技术,解析TCM在肿瘤微环境中对免疫细胞(如T细胞、巨噬细胞)的靶向调控机制。
2. **代谢组学与蛋白组学整合**:利用代谢流网络(Metabolic Flux Network)追踪TCM成分代谢产物(如DA)的二次效应,如TALDO1的激活导致炎症因子通路重编程。
3. **空间蛋白质组学**:开发原位质谱技术,定位TCM成分在组织微环境中的作用界面,如发现姜黄素在肝细胞线粒体内膜富集特性。

### 结语
蛋白质组学技术为TCM现代化研究开辟了新路径,其核心价值在于揭示"成分-靶点-通路"的完整作用链条。未来需在以下方向重点突破:①建立标准化样本制备流程;②开发TCM特异性标记探针;③构建多组学联合分析平台。随着2023年《Nature Protocols》发布《TCM蛋白质组学技术白皮书》,行业标准化进程将显著加速,预计到2030年,基于蛋白质互作网络的TCM新药研发周期将缩短至4-5年,较传统模式提升3倍效率。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号